JP2738531B2 - Apparatus for detecting phase difference between image component signals - Google Patents

Apparatus for detecting phase difference between image component signals

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JP2738531B2
JP2738531B2 JP12823486A JP12823486A JP2738531B2 JP 2738531 B2 JP2738531 B2 JP 2738531B2 JP 12823486 A JP12823486 A JP 12823486A JP 12823486 A JP12823486 A JP 12823486A JP 2738531 B2 JP2738531 B2 JP 2738531B2
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【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調
整を行ない得るようにして、長時間の試動を不要とする
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、長時間の試動後、
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
の調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
別長時間の試動を要せず、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。 (問題点を解決するための手段) 本発明においては、上述した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機のコ
ンバーゼンス調整を、それらの稼働中において行い得る
ようにするのに必要な、赤緑青各原色画像信号相互間の
位相差を、サンプルを施した信号について検出しようと
するとき、その検出位相差をサンプリング周波数によっ
て定まる検出精度以上に上げることを、以下に説明する
内挿化相互相関関数を算出することによって実現したも
の(第1の発明)である。 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f
(x),g(x)間の位相差を、相互相関関数を用いて検
出する装置であって、該装置は、前記2種類の画像成分
信号f(x),g(x)からそれぞれ抽出した有限複数個
のサンプル点に、相隣る前記サンプル点の間に一定間隔
(1/m)(mは正の整数、そして(1/m)はシフト量sの
最小単位)ごとに内挿サンプル点を設けることにより増
加した各サンプル点を加えた前記2種類の画像成分信号
(x),(x)間の内挿化相互相関関数φ(s)を
求めるために、該内挿化相互相関関数φ(s)が、前記
有限複数個のサンプル点のみの画像信号レベルf(k+
u+s0),g(k+p)(u,pは、それぞれ画像信号成分
f(x),g(x)の有限複数個のサンプル点の個数、そ
してs0はシフト量sの整数値)の相互間で積の総和を求
め、その求められた積の総和 の線形結合の状態になるように、前記内挿サンプル点の
画像信号レベルを求めるのに使用した重みづけ係数a
(i/m−p),a(i/m+σ−u)(iは0からm−1まで
の内挿サンプル点の番号、σはシフト量sの小数値)の
積の総和 を前記求められた積の総和 に乗算して得られた値の総和として内挿化相互相関関数
φ(s)を算出する内挿化相互相関関数算出手段を備え
るとともに、前記2種類の画像成分信号f(x),g
(x)のうちの一方を他方に対して前記有限複数個のサ
ンプル点単位で逐次1単位ずつシフトしながら前記内挿
化相互相関関数算出手段により算出した内挿化相互相関
関数φ(s)のピーク値を与えるときの前記内挿サンプ
ル点単位のシフト量が前記2種類の画像成分信号f
(x),g(x)間の位相差であると判定するために、前
記内挿化相互相関関数φ(s)のピーク値を与える前記
内挿サンプル点単位のシフト量を検出する手段を備えて
いることを特徴とするものである。 また、本発明画像成分信号間位相検出装置の第2の発
明は、上記第1の発明により得られた内挿化相互相関数
φ(s)が、被測定信号によっては、サンプリング区間
を有限長(−n〜n)として計算していることにもとづ
く誤差のため、不適当な値になっていることもあるの
で、サブエネルギー関数を用いて内挿化相互相関関数φ
(s)の適否を判定するようにしたものであり、具体的
には、同一部分画像をそれぞれ表わす2種類の画像成分
信号f(x),g(x)間の位相差を、相互相関関数を用
いて検出する装置であって、該装置は、前記2種類の画
像成分信号f(x),g(x)からそれぞれ抽出した有限
複数個のサンプル点に、相隣る前記サンプル点の間に一
定間隔(1/m)(mは正の整数、そして(1/m)はシフト
量sの最小単位)ごとに内挿サンプル点を設けることに
より増加した各サンプル点を加えた前記2種類の画像成
分信号(x),(x)間の内挿化相互相関関数φ
(s)を求めるために、該内挿化相互相関関数φ(s)
が、前記有限複数個のサンプル点のみの画像信号レベル
f(k+u+s0),g(k+p)(u,pは、それぞれ画像
信号成分f(x),g(x)の有限複数個のサンプル点の
個数、そしてs0はシフト量sの整数値)の相互間で積の
総和を求め、その求められた積の総和 の線形結合の状態になるように、前記内挿サンプル点の
画像信号レベルを求めるのに使用した重みづけ係数a
(i/m−p),a(i/m+σ−u)(iは0からm−1まで
の内挿サンプル点の番号、σはシフト量sの小数値)の
積の総和 を前記求められた積の総和 に乗算して得られた値の総和として内挿化相互相関関数
φ(s)を算出する内挿化相互相関関数算出手段を備え
るとともに、前記2種類の画像成分信号f(x),g
(x)のうちの一方を他方に対して前記有限複数個のサ
ンプル点単位で逐次1単位ずつシフトしながら前記内挿
化相互相関関数算出手段により算出した内挿化相互相関
関数φ(s)のピーク値を与えるときの前記内挿サンプ
ル点単位のシフト量が前記2種類の画像成分信号f
(x),g(x)間の位相差であると判定するために、前
記内挿化相互相関関数φ(s)のピーク値を与える前記
内挿サンプル点単位のシフト量を検出する手段を備え、
さらに、前記2種類の画像成分信号それぞれについて、
前記有限複数個のサンプル点間の一部の領域の電力を与
えるサブエネルギーを求め、その一部の領域を前記内挿
化相互相関関数φ(s)を求める全領域内にわたって移
動させ、領域の関数として得られたサブエネルギー関数
の最大値と最小値との比に基づいて前記内挿化相互相関
関数算出手段により得られた前記内挿化相互相関関数φ
(s)の誤差低減の適否を判定する手段を備えているこ
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を詳細に説明
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
与えるシフト量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(LPF)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(BP
F)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画像成分信号間の相
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からの読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、そのシフト量は
サンプリング間隔を最小単位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
えるシフト量を所要の精度で得ることができる。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画像成分信号を
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細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ト量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。 ここで、sはシフト量である。 この(1)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)とのコンボルューシ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=0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(LPF)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F
(ω),G(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、H(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ω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。以下では、(5)式右辺に見られるようにア
ナログのパラメータはx、サンプリングして不連続とな
った(5)式左辺はパラメータkを用いることで統一す
る。 ここで、 すなわち、f(x),g(x)はf(x),g(x)に
それぞれx=k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(1)式と同形であるか
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、サンプリング系における相関関数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、前述のフーリエ変換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<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
成分相互の横×のスペクトルであり、第3図にお
ける積関数h(x,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(a)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、
内挿化相互相関関数を求めており、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
度に微細な間隔で内挿を施し、見掛け上極めて高いサン
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
列を用いて内挿化相互相関関数を計算する。すなわち、
サンプリング系の内挿化相互相関関数φ(s)をつぎの
(6)式によって計算する。 ここで、(x),(x)はそれぞれ被測定信号f
(x),g(x)のサンプル値から作成した内挿関数(従
って、関数f(x),g(x)で表記されているものは内
挿される以前の関数)で、1/mはもとのサンプル点相互
間の1区間に配列する内挿サンプル点の間隔であり、し
たがって、見掛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。また、sは前述した
ようにシフト量であり、具体的には、1/m,2/m,3/m,・・
・,(m−1)/mの値をとる。 いま、シフト量s=1/mの場合について内挿化相関関
数φ(s)を、内挿化相互相関関数算出の手続をm=4
の場合について示す第7図を参照しながら求めてみる。 まず、φ(1/m)は(6)式から次のように展開でき
る。 ここに、k,k+1/m,k+2/m,・・・は内挿点を含んだサ
ンプル点を示し、(6)式の(x),(x)の変数
のとり得る値である。 第7図中、もともとのサンプル点を○で、また内挿さ
れるサンプル点を×で示している。上記φ(1/m)の式
の第1項(k)(k+1/m)は、内挿点(k+1/
m)が、例えば (ここに、a1,a2は係数) によって内挿できたものとすると、上記第1項は、 と表わすことができ、これは、もともとのサンプル点g
(k)、f(k)、f(k+1)と係数(a1,a2)の乗
算によって求まることを示している。 また第2項は、 と表わすことができる。これも、もともとのサンプル点
g(k)、f(k)等と係数の乗算によって求まること
を示している。 さらに第3項以降の全ての項についても、内挿しない
場合のサンプリング点どおし(上記下線部分)の乗算
(積)に、a1,a2,a3,a4,・・・・(例えば、a1=3/4,a2
=1/4,a3=・・・など内挿の仕方によって決まる係数で
あり、これらは、あらかじめ計算しておくことができ
る。)などの重みづけ係数の乗算(積)を乗じ、これら
の総合計をとることにより内挿化相互相関関数φ(1/
m)(=φ(s))を求めることができ、このことは、
第7図中○点どおしの乗算で求めた相互相関関数の結果
を用いて、×点を含んだ細かい点の内挿化相互相関関数
が計算できることを意味していて、これによれば、それ
ぞれ数値の異なる×点ごとの(x),(x)の乗算
を必要としない(つまり、f(x),g(x)の乗算のみ
でよい)ため、大幅に計算量が節約できる。 本発明は、以上の原理に基づいた内挿化相互相関関数
を用いて、同一部分画像をそれぞれ表わす2種類の画像
信号成分間の位相差を少ない計算量で精密に検出するよ
うに構成したものである。 再び(6)式に戻って、内挿化相互相関関数の特性に
ついて検討し、さらに、内挿化相互相関関数の算出に内
挿サンプル点の信号レベルを使用しないことなどにつき
数式を用いて説明する。 (6)式で表わされるφ(s)は、また、零次ホール
ド関数により次のように書くことができる。 ここで、(x),(x)はそれぞれ
(x),(x)を零次ホールドした関数である。 かかる内挿ホールド関数(x),(x)のう
ち、例えば内挿ホールド関数のスペクトルを第8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ωによって生じた折返し歪成分であり、領
域は見掛け上のサンプリング周波数mω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(x)の周波数スペク
トルは、実用上被測定信号f(x)と同一と見倣すこと
ができる。また、この場合に得られる相互相関関数が非
サンプリング系について求めた相互相関関数と同一にな
ることは明らかであろう。 しかして、(6)式による内挿化相互相関関数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)式による内挿化相互相関関数φ(s)の計算
量は(4)式による内挿前の相互相関関数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け
上のサンプル間隔は1/mであるから、内挿化相互相関関
数φ(s)のシフト量sの取り得る最小単位ももとの最
小単位の1/mとなる。いま、シフト量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−s0 (8) ここで、〔s〕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(x),
(x)はつぎの(9)式によって表わすことができる。 いま、関数(x)に対するもとのサンプル値の個数
をpとし、関数(x)に対するもとのサンプル値の個
数をuとして、この(9)式をつぎのように書き改め
る。 この(10)式を内挿化相互相関関数の(6)式に代入
して整理するとつぎの(11)式となる。 ここで、 しかして、後に証明するように、内挿化相互相関関数
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1/4に設定すれば十分である。したが
って、上述の係数項α(u,p,σ)、すなわち重みづけ係
数A(i,p,0),A(i,p,ρ)の積の総和の個数は内挿サ
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1/2に設定すればσの個数は2
であり、もとの1/4に設定すればσの個数は4であるか
ら、係数項k(u,p,σ)の個数は、σが2個のときu×
p×σ=3×2×2=12個であり、σが4個のときには
u×p×σ=3×2×4=24個である。したがって、求
める相互相関関数は高々数個、(11)式の場合にはu×
p=3×2=6個の関数(u+s0,p)の線形結合と
なる。また関数(u+s0,p)はつぎのような漸化式
(13)によって求めることができる。 さらに、(12)式の定義から明らかにつぎの(14)式
が成立つ。 (z,0)=φ(z) (14) したがって、関数(u+s0,p)は関数φ(z)
をz=u+s0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+s0)g(n+0)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
処理を行う場合に、ある一つのシフト量のみに対して相
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k1≦s<k2の範囲のシフト量
に対する相関関数が必要な場合に、本発明においては、
k1−≦s<k2+2の範囲におけるシフト量sの整数値に
対して関数φ(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φ(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、折返し歪
み発生の問題を解決したうえに、計算量も殆んど増加さ
れずに、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ヒ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
(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(15)式が成立つものとする。 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、定数係数を除いてつぎの(16)式になる。 この(16)式をシフト量sの関数として見ると、Pi<
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
数を求めることにより、前述した有限区間長の問題も自
ら解決される。 さて、上述した(16)式の第1項は、n→∞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)7,8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、(16)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
いては、被測定信号f(x)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
に比べるとやや消極的な手段ではあるが、大きい誤差が
発生する虞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Ef(z),Eg(z)をつぎ
の(17)式のように定義する。 なお、関数f2(x)のスペクトルは、(15)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Ef(z)は、かかる関数f2(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(LPF)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
除去してあるから、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−P
j)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Ef(z)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)の直流成分を除いてピーク・ピーク値によって
(16)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
Eg(z)に対しても行ない、その結果、Ef(z),E
g(z)のいずれかまたは両方とも各ピーク・ピーク値
が所定値を超えた場合には、(16)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z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zの変化域はつぎの(18)式のようになる。 −(n+s−k)≦z≦(n+s+k) (18) 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、サブエネル
ギー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(19)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(17)式に
よるEf(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ー単位であり、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ても、内挿化相関関数φ(s)のピ
ーク位置はs=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(20)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(20)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(17)式
または(19)式においてk=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、サンプリ
ング系に対して定義されたエネルギー関数(19)式にお
いてk=nとしたもの)を単純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φ(s)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、この関数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1/4程度に
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±
両方向に変化させて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1/2だけシフト量sを±両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を得ら
れるまで順次繰り返えしてピーク位置を求める、いわゆ
るバイナリー法を用いることもできる。なお、このバイ
ナリー法においては(12)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Ef(z),Eg(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、Ef(z)とEg
(z)とが互いに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、Ef(z)とEg(z)と
がほぼ同様な値、もしくは、厳密に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
レーションずれの小さい場合には、Ef(z)とEg(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
(x)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ュレーシ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E
f(z),Eg(z)により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グー関
数Ef(z),Eg(z)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9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2
2からのパルスの各ゲート21R〜G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
R〜G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f(x)として関数R(x)を検出し、その関
数R(x)をピーク検出器13に導いてその関数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10R〜G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),Eg(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21R〜G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9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10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9
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9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11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撮像装置33
を用いて撮像し、その撮像出力カラー画像信号を第9図
示の装置30に入力する。すなわち、撮像装置33として単
板カラーカメラを用いれば、撮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11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9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9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12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
量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
信号間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、通常の被写体を撮像した撮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を用いれば、
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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial applications)   The present invention relates to a registration system for a color television camera.
Adjustment or convergence adjustment of color picture tube
Phase between each primary color image signal to be adjusted in
Two types of image components, each representing the same partial image, such as the difference
The phase difference between the divided signals is detected and used for correcting the phase difference.
For detecting a phase difference between image component signals.
In particular, the peak position of the correlation function between the image component signals and
Substantially calculate phase difference between each other based on calculation of peak value
So that it can always be detected in near real time
It is a thing. (Conventional technology)   Conventionally, registration of color television cameras
Adjustment and color picture tube convergence adjustment
Registration processing performed by processing data with a computer
Color camera or color camera
Operate the picture tube for a long time to bring the temperature of each part of the device to a steady state.
And wait until a stable operating condition is reached
Each primary color image that forms a fine achromatic image evenly distributed
Detects the phase difference between signals and corrects the phase difference.
Adjustment of registration or convergence
The system is adjusted manually or automatically.
Arbitrary for normal color image signals obtained during motion
Automatic registration or convergence
Adjustments and eliminates the need for long trial runs
It was far from the state.   As a conventional technique relatively close to such a state, a color
Color image of the actual subject with a revision camera
Use the image signal to perform registration adjustment.
There was a camera with a centering device mounted on it
However, if the registration is automatically adjusted,
Rather, color images are frequently disturbed during operation.
It can be practically used, for example, during color television broadcasting.
Was not something. (Problems to be solved by the invention)   As described above, the conventional color television camera
Registration adjustment or conventional color image reception
As for the convergence adjustment of the machine,
After reaching a stable operating state, a special achromatic image for testing
To make fine adjustments during operation.
It only expects a continuity of the
Registration and convergence for color images
Even if you try to adjust, depending on the normal pattern, it will be adjusted instead
The problem is that the
Was.   An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems and to provide
Color cameras and color receivers do not require extra long trial runs
During the actual operation of the
Arbitrarily adjust registration and convergence
The same color image needed to be able to perform
Constructs the same image, such as red, green, and blue primary color image signals
Phase difference between image component signals
Device for correcting phase difference between image component signals
Is to provide. (Means to solve the problem)   In the present invention, the color television camera described above is used.
Camera registration adjustment or color receiver
Convergence adjustments can be made during their operation
Between the red, green and blue primary color image signals
Try to detect phase difference in sampled signal
The detected phase difference depending on the sampling frequency.
The following describes how to increase the detection accuracy beyond the determined accuracy.
This is realized by calculating the interpolated cross-correlation function.
(First invention).   That is, the apparatus for detecting a phase difference between image component signals of the present invention includes:
Two types of image component signals f each representing the same partial image
The phase difference between (x) and g (x) is detected using the cross-correlation function.
A device for outputting the two types of image components
Finite numbers extracted from signals f (x) and g (x)
At a fixed interval between adjacent sample points
(1 / m) (m is a positive integer, and (1 / m) is the shift amount s
Increased by providing interpolation sample points for each (minimum unit)
The two types of image component signals obtained by adding the added sample points.
The interpolated cross-correlation function φ (s) between (x) and (x) is
To determine, the interpolated cross-correlation function φ (s) is
The image signal level f (k +
u + s0), G (k + p) (u, p are image signal components, respectively)
f (x), the number of finitely more sample points of g (x),
Then s0Is the integer value of the shift amount s)
The sum of the required products Of the interpolated sample points so that a linear combination of
Weighting coefficient a used to determine the image signal level
(I / m−p), a (i / m + σ−u) (i ranges from 0 to m−1)
Is the number of the interpolated sample point, σ is the decimal value of the shift amount s)
Sum of products Is the sum of the products Interpolated cross-correlation function as the sum of the values obtained by multiplying
Equipped with means for calculating an interpolated cross-correlation function for calculating φ (s)
And the two types of image component signals f (x), g
(X) with respect to the other,
The interpolation is performed while shifting one unit at a time in units of sample points.
Cross-correlation calculated by the generalized cross-correlation function calculation means
The interpolation sum when giving the peak value of the function φ (s)
The amount of shift in units of points is the above two types of image component signals f
To determine the phase difference between (x) and g (x),
Giving the peak value of the interpolated cross-correlation function φ (s)
Equipped with means for detecting the amount of shift for each interpolated sample point
It is characterized by having.   In addition, the second embodiment of the phase detecting apparatus for detecting a phase between image component signals of the present invention.
Akira describes the interpolated cross-correlation number obtained by the first invention.
φ (s) is the sampling interval depending on the signal under measurement.
Is calculated as a finite length (-n ~ n)
May be incorrect due to errors
And the interpolated cross-correlation function φ using the sub-energy function
(S) is determined as to whether it is appropriate or not.
Contains two types of image components, each representing the same partial image.
The phase difference between the signals f (x) and g (x) is calculated using the cross-correlation function.
And detecting the two types of images.
Finite values extracted from the image component signals f (x) and g (x), respectively
A plurality of sample points, one between the adjacent sample points;
Regular interval (1 / m) (m is a positive integer and (1 / m) is a shift
(The smallest unit of quantity s)
The two types of image formation with each sample point increased
Interpolated cross-correlation function φ between the divided signals (x) and (x)
To determine (s), the interpolated cross-correlation function φ (s)
Is the image signal level of only the finite number of sample points.
f (k + u + s0), G (k + p) (u and p are images
Of finite sample points of signal components f (x), g (x)
Number, then s0Is the integer value of the shift amount s)
Find the sum and sum the products Of the interpolated sample points so that a linear combination of
Weighting coefficient a used to determine the image signal level
(I / m−p), a (i / m + σ−u) (i ranges from 0 to m−1)
Is the number of the interpolated sample point, σ is the decimal value of the shift amount s)
Sum of products Is the sum of the products Interpolated cross-correlation function as the sum of the values obtained by multiplying
Equipped with means for calculating an interpolated cross-correlation function for calculating φ (s)
And the two types of image component signals f (x), g
(X) with respect to the other,
The interpolation is performed while shifting one unit at a time in units of sample points.
Cross-correlation calculated by the generalized cross-correlation function calculation means
The interpolation sum when giving the peak value of the function φ (s)
The amount of shift in units of points is the above two types of image component signals f
To determine the phase difference between (x) and g (x),
Giving the peak value of the interpolated cross-correlation function φ (s)
A means for detecting a shift amount for each interpolated sample point,
Further, for each of the two types of image component signals,
Power in a partial area between the finite number of sample points.
Sub-energy is calculated, and a part of the
Over the entire region for which the generalized cross-correlation function φ (s) is determined
Sub-energy function obtained as a function of the domain
The interpolated cross-correlation based on the ratio of the maximum value to the minimum value of
The interpolated cross-correlation function φ obtained by the function calculating means
Means for determining whether the error reduction of (s) is appropriate.
It is characterized by the following. (Example)   The present invention will be described in detail with embodiments with reference to the drawings.
I do.   However, in the following description, first, each primary color image
The peak value of the correlation function between image component signals such as signals
A means to accurately detect the phase difference based on the given shift amount
And then the phase difference based on the saturation of the color image
The means for determining whether detection is appropriate or not will be described.   First, the basic configuration of the apparatus of the present invention shown in FIG.
Will be explained. Note that in the following description,
One of the two image component signals to be used is a reference signal g (x), and the other is
Is referred to as a signal under measurement f (x). Configuration shown
, The signals f (x) and g (x) are
Leading from terminals 1 and 2 to low-pass filtering circuits (LPF) 3 and 4
Band to prevent aliasing distortion
Restrict the area. Each band-limited signal is sent to an analog
Digital converter (A / D) 5,6
After quantization, the obtained sample values are filtered by a high-pass filter.
Path (HPF) 7, 8 to remove DC component and low frequency component
Of each of these signal sample values
Part or all address generator 14 and address shifter 15
Are written into the memories 9 and 10 under the control of. here,
Quantization of each signal sample value is not necessary,
It is used to keep the processing conditions of two image component signals the same.
You. In addition, low-pass filtering circuits (LPF) 3, 4 and high-pass filtering
Circuit (HPF) 7, 8 in combination with a band-pass filter (BP
F) and their band-pass filtering circuits
Can be inserted before digital converters (A / D) 5,6
But the signal processing between the two image component signals
In order to reduce the difference in the condition,
Is desirable.   Next, each signal sample value stored in each of the memories 9 and 10 is serialized.
It is read out successively and guided to the correlator 11 to detect the phase between the two image component signals.
Calculate the cross-correlation coefficient. At this time, the measured signal f (x)
The read phase from the memory 10 is stored in the memory of the reference signal g (x).
To shift sequentially to the read phase from
The correlation coefficient corresponding to each shift amount, that is, the cross-correlation
A discrete value of the function, ie, a sample value, is obtained. Note that
The function is a function for the shift amount, and the shift amount is
Only in the form of discrete values with the sampling interval as the minimum unit
I can't get it. Thus, the discrete unit which is the minimum unit of the shift amount
If the interval between values is small enough, the peak value of the correlation function is given.
The required shift amount can be obtained with the required accuracy. On the spot
Data used for calculating the correlation function
The number of pull values increases. That is, the two image component signals are
The interval for mutual comparison, that is, the integration interval of the correlation function is a fixed length
Then, the minimum unit of the shift amount is the sampling interval.
Therefore, if the sampling interval is reduced,
And the sampling frequency is high.
However, in order to facilitate arithmetic processing, the number of data
It is desirable that both ring frequencies are small, of course.
is there.   Therefore, in the present invention, the output of the correlator 11 is
To the interpolator 12 to obtain the discrete correlation function
And the interpolated correlation function, ie, substantially
For a continuous function or a sufficiently fine shift
The defined function is led to the peak detector 13 and the peak of the function is
The shift amount that gives the peak value is determined. See below
If certain conditions are met, the correlation function limits the bandwidth.
Therefore, even if such an interpolation process is performed,
Does not occur.   However, there are two problems in calculating such a correlation function.
Occurs. One is to use the sampled signal
Generated by sampling when calculating the correlation function
The other one is necessary for calculating the correlation function
Signal sample value exists only in a finite section length.
In other words, the integration area required when calculating the correlation function
Is finite.   First, to clarify the problem of the occurrence of the folding distortion described above,
First, a system without loopbacks, i.e., input signal
Consider non-sampling system without sampling
You. In the following, in order to simplify the description, one-dimensional
We will consider the system of
It is easy to extend.   Now, the band is controlled by low-pass filtering circuits (LPF) 3 and 4.
Phase of limited reference signal g (x) and signal under test f (x)
The correlation function of finite section length between each other is given by the following equation (1).
Therefore, it is defined.   Here, s is the shift amount.   This equation (1) can be transformed into the following equation (2)
Can be.   Equation (2) indicates that the correlation function φ (s) is h (x, s) and r
Convolution with (x), ie convolution integral
Sampled at x = 0 for the function given by
It indicates that Note that as shown in the equation
Where h (x, s) is the shift signal to be measured f (x + s) and the reference
Is a product function with the signal g (x), and r (x) is
This function is 1 in the integration region and 0 in other cases.   So, the convolution mentioned above is
Since it can be implemented by passing a signal, the correlation function φ
(S) is obtained by the circuit device having the configuration shown in FIG.
It is clear. In the circuit configuration shown, the reference
The signal g (s) and the signal under test f (x) are converted into a phase shift circuit 17.
Multiplied by the measured shift signal f (x + s) obtained by
18 to obtain the product function h (x, s), and perform low-pass filtering
Ramp (LPF) 19 and sump shown as on / off switch
The correlation function φ (s) is extracted via the hold circuit 20
ing. The low-pass filter (LPF) 19 is given by equation (2).
Of the product function h (x, s) with r (x) at
This is a filter for giving an option.   The operation of the circuit device shown in FIG. 2 is expressed in the frequency domain.
Then, the result is as shown in FIG. That is, f (x), g
(X), h (x, s), r (x)
(Ω), G (ω), H (ω), R (ω), F (ω), G
(Ω) is a low-pass filtering circuit in the basic configuration shown in FIG.
(LPF) The frequency ω shown in FIG.cBandwidth limit
And H (ω) is the sum of g (x) and f (x + s)
Since it is a Fourier transform of the product function h (x, s), its band
Is the frequency ωcAnd has twice the bandwidth of
Since (ω) is the Fourier transform of r (x), it is well known.
It is expressed by the following equation (3).   The filtered output signal of the low-pass filter (LPF) 19 is
Is the product of H (ω) and R (ω), and the product is the inverse Fourier
The value of x = 0 for the converted function is
相関 (s).   Next, the results beyond the consideration of non-sampling
To study the sampling system following the results, (1)
From the correspondence with the equation, the correlation function in the sampling system is
(4) is defined.   Here, * indicates that the system is a sampling system.
Naturally, k and s take only integer values.
And   This equation (4) can be transformed into the following equation (5)
Can be. In the following, as shown on the right side of equation (5),
The parameter of the analog is x.
The left side of equation (5) is unified by using the parameter k.
You.   here, That is, f*(X), g*(X) becomes f (x), g (x)
Each is sampled at x = k, and each sampled value is
It is a waveform that is held in a zero-order and successively continued in a stepwise fashion.
And whether the right side of equation (5) is the same as equation (1)
In the circuit configuration of FIG. 2, each signal f (x), g (x)
Instead of each signal sample value function f*(X), g*(X)
Is input, the correlation function φ in the sampling system
*(S) is obtained.   Thus, each signal sample value function f*(X), g
*As is well known, the Fourier spectrum of (x) is shown in FIG.
And the above-described Fourier transform G (ω) or
Let F (ω) be the sampling frequency ωsInteger multiple of
The zero-order hold characteristic (sinω /
ω). Note that (0 ≦
ω <ωc) Is the baseband component,
Are harmonic components generated by sampling.   Next, the measured shift sample value function f*(X + s)
And the reference sample value function g*Product sump which is the product of (x)
Value function h*The spectrum of (x, s) is as shown in FIG.
become. In the figure, the region A is the base band shown in FIG.
The horizontal x spectrum of the components is shown in FIG.
To the Fourier transform H (ω) of the product function h (x, s)
It will be. Regions B and C are respectively shown in FIG.
Shown baseband component and harmonic components by sampling
Of the product x and the product x of the harmonic components
It is a kutor. Then, the sum of each of these spectra is
Through a low-pass filter (LPF) having the characteristics of equation (3).
The product obtained by the
It is different from the product. Therefore, reverse the product
Correlation function that is the value of the Fourier-transformed function with x = 0
Is also different from the correlation function in the unsampled system
Become something.   The above is the problem of aliasing caused by sampling.
You.   One solution to the problem of aliasing
Is a method of sampling the input signal.
Setting the frequency to a higher frequency value. Sand
Where the sampling frequency is the baseband upper limit frequency ωcOf 4
If it is set to be twice or more, in comparison with FIGS. 6 (a) and 6 (b),
As shown, the baseband component and high
The effect of the product x with the harmonic component is removed, but the harmonic
The effect of the product of wave components x becomes smaller
But still remains. Also, the sampling frequency
Is set to a high value, calculation of the correlation function by equation (4)
A disadvantage arises in that the amount is large.   Therefore, in the present invention, the sampling frequency is increased.
Value, and a small increase in computational complexity
A new solution to the problem of aliasing
Propose a new method. In this new solution,
The interpolated cross-correlation function is calculated, and the adjacent
Based on the sample value, it can be regarded as a continuous function between them
Interpolation is performed at very fine intervals, and the apparently high sun
Input equivalent to sampling at the pulling frequency
Create a signal sample sequence and create such an input signal sample system
Compute the interpolated cross-correlation function using the columns. That is,
The interpolated cross-correlation function φ (s) of the sampling system is
Calculated by equation (6).   Here, (x) and (x) are the signals under measurement f
(X), interpolation function created from the sampled values of g (x)
Therefore, the functions f (x) and g (x)
1 / m is the original sample point
The interval between the interpolated sample points arranged in one interval between
Therefore, the apparent sampling frequency is
It is m times the ring frequency. Also, s is as described above.
Shift amount, specifically, 1 / m, 2 / m, 3 / m,
· Take the value of (m-1) / m.   Now, for the case where the shift amount s = 1 / m, the interpolation correlation
The procedure for calculating the interpolated cross-correlation function is represented by m = 4
Let us find it with reference to FIG.   First, φ (1 / m) can be expanded as follows from equation (6).
You.   Here, k, k + 1 / m, k + 2 / m,.
Indicates the sample point, and the variables of (x) and (x) in equation (6)
It is a value that can be taken.   In FIG. 7, the original sample points are marked with a circle and interpolated.
The sample points to be sampled are indicated by x. The formula of φ (1 / m) above
Is the first term (k) (k + 1 / m) of the interpolation point (k + 1 / m)
m), for example (Where a1, aTwoIs a coefficient) Assuming that the first term can be interpolated by Which can be expressed as the original sample point g
(K), f (k), f (k + 1) and coefficient (a1, aTwo) To the power
It shows that it can be obtained by arithmetic.   The second term is Can be expressed as This is also the original sample point
To be obtained by multiplying g (k), f (k), etc. by coefficients
Is shown.   Do not interpolate for all terms after the third term
Multiplication of sampling points (underlined above)
(Product), a1, aTwo, aThree, aFour, ... (for example, a1= 3/4, aTwo
= 1/4, aThree= Coefficient determined by interpolation method
Yes, these can be calculated in advance
You. ) And multiply by a weighting factor (product)
By taking the total sum of, the interpolated cross-correlation function φ (1 /
m) (= φ (s)), which is
In Fig. 7, the result of the cross-correlation function obtained by multiplication of dots
Is used to interpolate the cross-correlation function of fine points including x points
Can be calculated, and according to this
Multiplication of (x), (x) for each x point with different numerical values
(Ie, only multiplication of f (x), g (x))
), So that the amount of calculation can be greatly reduced.   The present invention provides an interpolated cross-correlation function based on the above principle.
, Two types of images each representing the same partial image
Precisely detects the phase difference between signal components with a small amount of calculation
It is configured as follows.   Returning again to equation (6), the characteristics of the interpolated cross-correlation function
And calculate the interpolated cross-correlation function.
Do not use the signal level of the inserted sample point.
This will be described using mathematical expressions.   Φ (s) expressed by the equation (6) is a zero-order hole
Can be written as   here,*(X),*(X) is each
This is a function obtained by holding (x) and (x) in the zero order.   Such interpolation hold function*(X),*(X)
For example, interpolation hold function*Fig. 8 shows the spectrum of
Shown in In the figure, the region is the same base band component as described above.
Region is sampled due to imperfections in the interpolation filter.
Frequency ωsIs the aliasing distortion component caused by
The range is the apparent sampling frequency mωsRaw by
This is the higher harmonic component. As is clear from the figure, the interpolation
By increasing the number m of sample points,
The harmonic component can be made sufficiently small, and the
The aliasing distortion component of must increase the size of the interpolation filter
Can be made smaller. In addition, as described later.
In addition, the number m of interpolated sample points should be large enough for practical use.
It is easy. Therefore, as the required accuracy is obtained
The interpolation filter to a size that makes the area smaller each time.
If you do, the interpolation hold function*(X) frequency spec
Tol is assumed to be practically the same as the signal under test f (x).
Can be. Also, the cross-correlation function obtained in this case is non-
Identical to the cross-correlation function found for the sampling system.
It should be clear.   Thus, the interpolated cross-correlation function φ by equation (6)
When the calculation of (s) is performed as defined in equation (6),
The amount of calculation should be enormous. However, actually
Is the calculation of the interpolated cross-correlation function φ (s) by equation (6)
The quantity is the cross-correlation function φ before interpolation according to equation (4).*(S)
The following shows that the calculation amount can be made almost the same.   Now, the aperture characteristic of the interpolation filter, that is, the impulse
The response is a (x). Note that here
In order to avoid the complexity of
Assume that the glue is less than ± 1. That is, And And apparently relative to the original sample interval
Since the sample interval above is 1 / m, the interpolated cross-correlation
The smallest possible unit of the shift amount s of the number φ (s) is
It is 1 / m of small unit. Now, any possible shift amount s
Is the integer value s0And the fractional value σ, the following equation (8)
It is expressed as follows.   s0= [S], σ = s-s0                    (8)   Here, [s] indicates the maximum integer value less than s.   In such a case, the interpolated function (x),
(X) can be expressed by the following equation (9).   Now, the number of original sample values for the function (x)
Is the number of original sample values for the function (x)
This equation (9) is rewritten as follows, where u is the number.
You.  Substituting equation (10) into equation (6) of the interpolated cross-correlation function
Then, the following equation (11) is obtained.   here,   Thus, as will be proved later, the interpolated cross-correlation function
The minimum unit of the shift amount is the same as the original sample interval.
It is necessary and sufficient if it is set.
It is sufficient to set it to 1/4 of the sample interval. But
Thus, the above-mentioned coefficient term α (u, p, σ),
The number of the sum of the products of the numbers A (i, p, 0) and A (i, p, ρ)
The number of sample points is finite regardless of the value of m.
You. That is, in the case of equation (9), the number of u and p is
U = 3 and p = 2 respectively, and the minimum unit of the shift amount is
If the sampling interval is set to の, the number of σ is 2
And if it is set to 1/4 of the original, is the number of σ 4?
Therefore, the number of coefficient terms k (u, p, σ) is u × when σ is two.
p × σ = 3 × 2 × 2 = 12, and when σ is four,
u × p × σ = 3 × 2 × 4 = 24. Therefore,
At most several cross-correlation functions. In the case of equation (11), u ×
p = 3 × 2 = 6 functions*(U + s0, p) and
Become. Also the function*(U + s0, p) is a recurrence formula such as
(13).  Furthermore, from the definition of equation (12), the following equation (14)
Holds.   *(Z, 0) = φ*(Z) (14)   So the function*(U + s0, p) is the function φ*(Z)
To z = u + s0If you find it at several points near
For example, f (n + u + s)0) G (n + 0) etc.
Supplementing some terminal data calculations would suffice.
You.   Therefore, generally, the correlation function is calculated and some signal is calculated.
When processing, only one shift amount
It is rare to find a function, but rather within a certain range.
Is to calculate the correlation function for a series of shifts
Many. Thus, for example, k1≦ s <kTwoShift amount in the range
When a correlation function for is required, in the present invention,
k1− ≦ s <kTwo+2 to the integer value of the shift amount s
Function φ*What is necessary is to obtain (S).
That is, the function φ that needs to be obtained extra*(S) pieces
The number is three.   As described above, according to the present invention, aliasing distortion
Solves the problem of the
Instead, the calculation of the correlation function can be performed.   Next, another problem in calculating the correlation function,
That is, the problem of the finite section length will be described. In addition, above
Assuming that the interpolated correlation function described above is used,
Finite interval length problem explains non-himpling systems
Would suffice.   Now, let f (x) = g (x), and further,
(X) indicates that the band is a base band upper limit frequency ωcLimited to
It is assumed that the following equation (15) holds.   Where Pi <ωc   The measured signal f (x) and the reference signal g (x) are
Calculate the correlation function φ (s) in a finite interval
And the following equation (16) excluding the constant coefficient.   Looking at this equation (16) as a function of the shift amount s, Pi <
ωcTherefore, the highest frequency is ωcBecomes But
Therefore, the correlation function φ (s) is represented by a sample value.
The necessary and sufficient sampling frequency is 2ωcTona
The sampling frequency for the signal under test f (x)
Become equal. Therefore, the aforementioned shift amount (fraction of
σ) as the smallest unit, ie, the sampling interval of the correlation function
The necessary and sufficient value is obtained by sampling the signal under test f (x).
It is clear that this is the same as the interpolated correlation.
By calculating the number, the problem of the finite
Will be resolved.   By the way, the first term of the above-mentioned equation (16) is a section where n → ∞.
The second term is equal to the correlation function when the length is infinite.
The fourth to fourth terms indicate the influence of the finite section length. I
Thus, the second and third terms are the signals under test f (x)
The frequency decreases as the frequency Pi increases, and conversely,
If Pi is low, it will have a big effect. Ma
Since the fourth term is composed of the difference of the frequency Pi, its absolute value
Has nothing to do with. Basic structure of the device of the present invention shown in FIG.
The high pass filter (HPF) 7,8
The removal of the wave number component is performed according to the second and third terms.
This is to reduce the influence of the limited section length. But
The effect of the fourth term even when using a high-pass filter (HPF)
Cannot be removed.
The following solution will be taken in the following.   That is, the fourth term in equation (16) is not close to each other.
There are two or more frequency components with large amplitudes
Can take on a large value. Therefore, the present invention
Therefore, the signal under test f (x) expresses such a frequency component.
Determine whether or not to have
The signal under measurement is inappropriate for finding the function.
Calculation of number and resist based on the calculation result
Signal processing such as
You. The solution is to introduce the filtering circuit (HPF) described above.
Although it is a somewhat passive method compared to
Calculation of correlation functions that may occur and the calculation results
Practical harm than signal processing based on
Few, especially high-color paintings made by such frequency components
In the image, registration and convergence shifts
It is not very noticeable and can be left alone. Then
The specific discrimination of such frequency components is as follows.
You.   First, the sub-energy function Ef(Z), Eg(Z)
(17).   Note that the function fTwoThe spectrum of (x) is given by equation (15)
From the sum and difference of the frequency components Pi and Pj and the DC component.
It is clear that the sub-energy
Number Ef(Z) is the function fTwo(X) is the aperture of the integration region
Through a low-pass filter (LPF) corresponding to the filter
It is. Thus, the signal under test f (x) is
Processed by a high-pass filter (HPF) to reduce low-frequency components
The low-pass filtering circuit (LPF)
The filtered output mainly includes the frequency difference (Pi-P
The component j) and the DC component appear. But
The measured sub-energy function EfDC component from (z)
Is the difference between the frequencies that are close to each other (Pi-Pj)
Represents a component. That is, the measured sub-energy function Ef
By peak-to-peak value excluding the DC component of (z)
Determine the effect of the fourth term of equation (16) on the correlation function
Can be. Similar signal processing with reference sub-energy function
Eg(Z), so that Ef(Z), E
g(Z) Either or both peak and peak values
Exceeds the predetermined value, the effect of the fourth term in equation (16) is large.
And the input signal is inappropriate for calculating the correlation function
Judge. When calculating the peak / peak value,
The range of change of the variable z is the integral area of the sub-energy function
Is the total change range of the variable x used to find the correlation function
Is the range just covered. For example, the shift function
When it is necessary to change the amount in the range of -s to + s
, The change range of the variable z is as shown in the following equation (18).   − (N + s−k) ≦ z ≦ (n + s + k) (18)   Also, the above description has been made for the non-sampling system.
However, the sampling system is similar to the interpolated correlation function.
If the calculation of is performed, the same explanation as described above can be effectively performed.
It is clear that. In practice, sub-energy
It is sufficient to perform no interpolation processing on the
You. That is, the sum defined by the following equation (19)
Sub-energy function f of ring system*(Z) to (17)
According EfIn many cases, it can be used instead of (z).   By the way, the processing by the above sub-energy function was performed.
The units of the interpolated correlation function are energy units, but
Therefore, the peak position of the interpolated correlation function is
-The deviation amount between the two reference signals is not always represented. example
For example, a sine wave whose amplitude increases as the variable x increases
In the case of, the signal under test f (x) and the reference signal g (x) are
Are the same signal, the peak of the interpolated correlation function φ (s)
The peak position does not become s = 0. Therefore, the present invention
In this case, the energy that each function has the interpolated correlation function
And the following equation (20):
Detect the peak position of the function R (s)
To   Note that, for this equation (20),
This energy is called an energy function.
The function is defined by Equation (17), which defines the sub-energy function described above.
Alternatively, k = n in equation (19).   In addition, this energy function can also be obtained by interpolation.
Yes, but this energy function is relatively gentle.
That is, in many cases, the absolute value of the derivative is a small function.
In this case, the sampler is used without interpolation.
Energy function (19) defined for the
And k = n) and simply interpolate and use
Can be.   R (s) is a function of the correlation function φ (s)
The frequency band is correlated because
It is wider than the frequency band of several φ (s). further,
The correlation function φ (s) is, as described above, a baseband upper limit frequency.
ωcBecause the band is limited to the original sample interval
It can be expressed only by sampled function values.
Whereas the function R (s) is
Means that aliasing distortion occurs as much as the frequency band increases
become. However, the energy function is slow
In other words, if there are few high frequency components,
Low aliasing distortion and sample interval of about 1/4
Then, this folding distortion can be ignored in practical use.   Thus, the actual peak position is determined by the function R (s) described above.
Interpolation using the interpolated sample values at
Can be obtained in a row, and the interpolation operation is simple
Is sufficient. For example, the function R (s) near the peak value is 2
Approximate by the following curve and find the peak value of this approximate curve
No. Further, the shift amount s is shifted by a predetermined value in the vicinity of the peak value by ±
The value of the function R (s) is obtained by changing three in each direction,
Next, the predetermined value centered on the maximum value among the three values
Change the shift amount s in both directions by 1/2 of
The procedure of selecting the maximum value of R (s) is performed with the required accuracy.
Until it is repeated, find the peak position, Iwayu
A binary method can also be used. Note that this buy
In the Narry method, the coefficient K (u,
p, σ) needs to be increased.   Computer for calculating correlation function using the above interpolation method
The simulation result shows that n = 15
In the case of an achromatic image, the detection error of the peak position is
Less than 2-3% of the original sample interval. Also,
In the case of a normal saturation color image of a normal subject
Also, the peak position could be detected with the same degree of error. However
However, the problem is that the local
There is a subject with extremely high saturation in
For such color images, the error can be tens of percent.
there were.   In the present invention, a method for dealing with a color image as described above is used.
The steps are described below. In other words, a locally highly saturated subject
The above mentioned obtained for the output color image where the body exists
Sub energy function Ef(Z), Eg(Z) is the integral area
If a highly saturated image is included in the area,f(Z) and Eg
(Z) are significantly different from each other, and conversely,
If no high image exists, Ef(Z) and Eg(Z) and
Are almost the same value or strictly a constant multiple
It is expected. Therefore, color image resist
If the deviation is small, Ef(Z) and Eg(Z)
To calculate the maximum and minimum values of the ratio,
Calculate the ratio between the maximum value and the minimum value. This maximum / minimum value
If the ratio exceeds a predetermined value, an image with high saturation exists locally
To determine the correlation function.
Is a resist based on correlation function as inappropriate color image
Stop the measurement of the deviation. On the other hand, color images
If the registration misalignment is large,
The signal under measurement f corresponding to the peak position of the number R (s)
(X) is virtually shifted in calculation, and then the above signal
Signal processing. That is, general registration
Equivalent to performing the above signal processing after adjusting
It is. In this case, the general registration
The peak position of the function R (s) is used as the shift. This pic
Position is affected by color image components and
But the error is larger than the original sample interval.
Some examples are observed in computer simulations
No, and even if there is such an example,
According to the discrimination method described in this section, this kind of color image
Color image is judged to be inappropriate and excluded.
Can be.   Sub energy function E performed as described above
f(Z), Eg(Z), in addition to discriminating color image saturation,
The determination is made using the peak value of the function R (s) as follows:
You can also.   That is, the peak value of the function R (s) indicates that the color image
In the case of achromatic color, as is clear from the definition, it becomes 1
Is the peak of the function R (s) in a normal color image
The value is actually 1 or less, and the difference from 1 is the average color
It can be interpreted as expressing an image component.
Therefore, the peak value of the function R (s) is equal to or less than the predetermined value.
If the sub-energy
Number Ef(Z), EgEven if it conforms to the judgment of (z),
It can be determined that the image is appropriate.   Next, registration of a color image according to the present invention will be described.
Between image component signals that can be used as
FIG. 9 shows a configuration example of the phase difference detecting device. In the configuration shown
In this case, the R, G, and B primary color image signals are
Each gate 21 of pulses from 2R-GTo the desired image
Except for taking out the image area, the configuration is exactly the same as the basic configuration in FIG.
Each memory 10
R-GAnd then read it out to function via switch 23
An R (s) detector 24 guides the green image signal G to a reference signal.
And either the red image signal R or the blue image signal B
The function R (x) is detected as the measurement signal f (x), and the function
The number R (x) is led to the peak detector 13 and its function R (s)
The peak position and the peak value are determined. At the same time each note
Re 10R-GEach signal from the sub-energy function detector 25
To the sub-energy function Ef(Z), EgAlso ask for (z)
The input color is determined by the decision unit 26 that derives these detected values.
Colors suitable for detecting misregistration of image signals
-Determine whether the image is an image. As a result of the judgment, judgment
For an input color image signal that meets the criteria, the function R
The peak position of (s) is used as the amount of registration deviation.
Output. In the figure, gate 21R-GIs required in the screen
Extract only the area and register it within the image area.
For detecting the displacement of the
23 switches between the red image signal R and the blue image signal B for transmission.
Register between signal R and signal G and signal B and signal G
This is for sequentially detecting misalignment.   Next, the registration measurement shown in FIG.
Overview when the device is incorporated into a color television camera
The configuration is shown in FIG. In the configuration shown, color imaging
The color image signal from the tube 27 is transmitted to the ninth
Supply to the device 30 shown to detect registration deviation
I do. The detected registration deviation amount is
By returning to the deflection circuit 29 of the vision camera,
Color Tele with stable registration performance
A vision camera can be realized.   Further, the device 30 shown in FIG.
Outline of application to convergence adjustment of image display device
The configuration is shown in FIG. In the configuration shown, the color receiver
A color image on the display screen of the picture tube (CRT) 31 is, for example, a CCD camera.
Imager 33 without registration error such as camera
FIG. 9 shows an image output by using
To the device 30 shown. That is, simply as the imaging device 33
If a color camera is used, the registration
The deviation does not occur originally, even if it occurs
Does not fluctuate. Therefore, FIG.
The color shift of the achromatic image detected by the
The convergence of the picture tube (CRT) 31
You. The convergence deviation amount is determined by the convergence adjustment amount.
Return to road 32 to adjust convergence of color picture tube 31
I do. Note that the fixed registration
If necessary, the displacement can be preliminarily added to the output of the device 30 shown in FIG.
It is easy to give an offset. Also,
The aliasing distortion that is a problem with CCD cameras is due to the
Because it uses image signal components in a relatively low frequency range,
For example, to slightly blur the optical focus of a CCD camera
It can be easily removed by steps.   Further, the device 30 shown in FIG. 9 is applied to motion vector detection.
FIG. 12 shows a schematic configuration in the case of performing the above. In the configuration shown
The signal to be measured f
(X) is the frame or field of the reference signal g (x)
FIG. 8 shows that the signal is appropriately delayed by the delay circuit 34.
Input to the device 30 for accurate detection of motion vectors.
Can be (The invention's effect)   As is apparent from the above description, according to the present invention,
Color tube adjustment and color tube adjustment.
Images such as primary color image signals required for convergence adjustment
Shift the peak position of the correlation function to the phase difference between component signals
Can be detected almost in real time as quantity
Also use the newly developed interpolation function.
And without significantly increasing the amount of computation,
Eliminate the effects of aliasing, which is a problem in sampling systems
The phase difference between signals can be calculated accurately. Also, enter
Removal of low frequency components and sub energy function of force image signal
The error of the correlation function caused by the finite section length
Can be reduced, or the error is large.
The input image signal that may be
As for the large phase shift due to the execution of the correlation function calculation,
Occurrence can be avoided.   Further, the phase difference detection device of the present invention is a color camera R, G,
B If applied to the detection of the phase difference between each primary color image signal,
Measurement and correction of registration error of color camera
Regarding, using the imaging output signal obtained by imaging the normal subject
Registered color television cameras being broadcast
Measurement and correction of the deviation
It works.   In addition, the device of the present invention may be used to delay the frame delay or the field delay.
By using the phase difference detection between the extended color image signals,
It is necessary to accurately detect the motion vector of the color image signal.
Can be.   Furthermore, if the device of the present invention is combined with a CCD camera,
-Accurate convergence detection and complete picture tube detection
It is easy to always perform a proper convergence adjustment.   That is, according to the present invention, the various remarkable
Effects can be obtained.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明画像成分信号間位相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6図および第8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7図は内挿化相関関数算出の手続き示す線図、 第9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10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11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12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。 1,2……入力端子 3,3R〜G,4,19……低域通過濾波回路(LPF) 5,5R〜G,6……アナログ・ディジタル変換器(A/D) 7,8,8R〜G……高域通過濾波回路(HPF) 9,10,10R〜G……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 15……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、21R〜G……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……カラー撮像管 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 34……フレームまたはフィールド遅延回路
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of an apparatus for detecting a phase between image component signals of the present invention, and FIG. 2 is a block showing another example of the configuration of a part of the phase difference detecting apparatus. FIGS. 3 to 6 and 8 are characteristic curve diagrams each showing an example of the mode of operation of the phase difference detection device, FIG. 7 is a diagram showing a procedure for calculating an interpolation correlation function, FIG. 9 is a block diagram showing an example of the detailed configuration of the phase difference detection device, and FIG. 10 is a block diagram showing the schematic configuration of the same when the phase difference detection device is applied to registration adjustment of a color camera. FIG. 11 is a block diagram showing a schematic arrangement when the phase difference detection device is applied to convergence adjustment of a color picture tube, and FIG. detection Is a block diagram showing the schematic configuration arrangement when the applied. 1,2 ... Input terminals 3,3 RG , 4,19 ... Low-pass filter (LPF) 5,5 RG , 6 ... Analog / digital converter (A / D) 7,8 , 8 RG ... High-pass filtering circuit (HPF) 9,10,10 RG ... Memory 11 ... Correlator, 12 ... Interpolator 13 ... Peak detector, 14 ... Address generation Unit 15 Address shifter 16 Output terminal 17 Phase shift circuit 18 Multiplier 20 On / off switch 21 R to G Gate 22 Gate pulse generator 23 Switch 24 Function R (s) detector 25 Sub-energy function detector 26 Judgment device 27 Color imaging tube 28 Image amplification circuit 29 Deflection circuit 30 Apparatus shown in FIG. , 31 ... color picture tube 32 ... convergence adjustment circuit 33 ... CCD camera 34 ... frame or field delay circuit

Claims (1)

(57)【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f(x),g(x)間の位相差を、相互相関関数を用い
て検出する装置であって、該装置は、前記2種類の画像
成分信号f(x),g(x)からそれぞれ抽出した有限複
数個のサンプル点に、相隣る前記サンプル点の間に一定
間隔(1/m)(mは正の整数、そして(1/m)はシフト量
sの最小単位)ごとに内挿サンプル点を設けることによ
り増加した各サンプル点を加えた前記2種類の画像成分
信号(x),(x)間の内挿化相互相関関数φ
(s)を求めるために、該内挿化相互相関関数φ(s)
が、前記有限複数個のサンプル点のみの画像信号レベル
f(k+u+s0),g(k+p)(u,pは、それぞれ画像
信号成分f(x),g(x)の有限複数個のサンプル点の
個数、そしてs0はシフト量sの整数値)の相互間で積の
総和を求め、その求められた積の総和 の線形結合の状態になるように、前記内挿サンプル点の
画像信号レベルを求めるのに使用した重みづけ係数a
(i/m−p),a(i/m+σ−u)(iは0からm−1まで
の内挿サンプル点の番号、σはシフト量sの小数値)の
積の総和 を前記求められた積の総和に乗算して得られた値の総和として内挿化相互相関関数
φ(s)を算出する内挿化相互相関関数算出手段を備え
るとともに、前記2種類の画像成分信号f(x),g
(x)のうちの一方を他方に対して前記有限複数個のサ
ンプル点単位で逐次1単位ずつシフトしながら前記内挿
化相互相関関数算出手段により算出した内挿化相互相関
関数φ(s)のピーク値を与えるときの前記内挿サンプ
ル点単位のシフト量が前記2種類の画像成分信号f
(x),g(x)間の位相差であると判定するために、前
記内挿化相互相関関数φ(s)のピーク値を与える前記
内挿サンプル点単位のシフト量を検出する手段を備えて
いる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2種類の画像成分信号f(x),g(x)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、前記検出された前記内挿
サンプル点単位のシフト量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f(x),g(x)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、前記検出され
た前記内挿サンプル点単位のシフト量を前記カラー受像
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f(x),g(x)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、前記検出された前記内挿サンプル点単位のシフト量
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項記載の画像成分信号間位相差検出装置。 5.同一部分画像をそれぞれ表わす2種類の画像成分信
号f(x),g(x)間の位相差を、相互相関関数を用い
て検出する装置であって、該装置は、前記2種類の画像
成分信号f(x),g(x)からそれぞれ抽出した有限複
数個のサンプル点に、相隣る前記サンプル点の間に一定
間隔(1/m)(mは正の整数、そして(1/m)はシフト量
sの最小単位)ごとに内挿サンプル点を設けることによ
り増加した各サンプル点を加えた前記2種類の画像成分
信号(x),(x)間の内挿化相互相関関数φ
(s)を求めるために、該内挿化相互相関関数φ(s)
が、前記有限複数個のサンプル点のみの画像信号レベル
f(k+u+s0),g(k+p)(u,pは、それぞれ画像
信号成分f(x),g(x)の有限複数個のサンプル点の
個数、そしてs0はシフト量sの整数値)の相互間で積の
総和を求め、その求められた積の総和 の線形結合の状態になるように、前記内挿サンプル点の
画像信号レベルを求めるのに使用した重みづけ係数a
(i/m−p),a(i/m+σ−u)(iは0からm−1まで
の内挿サンプル点の番号、σはシフト量sの小数値)の
積の総和 を前記求められた積の総和 に乗算して得られた値の総和として内挿化相互相関関数
φ(s)を算出する内挿化相互相関関数算出手段を備え
るとともに、前記2種類の画像成分信号f(x),g
(x)のうちの一方を他方に対して前記有限複数個のサ
ンプル点単位で逐次1単位ずつシフトしながら前記内挿
化相互相関関数算出手段により算出した内挿化相互相関
関数φ(s)のピーク値を与えるときの前記内挿サンプ
ル点単位のシフト量が前記2種類の画像成分信号f
(x),g(x)間の位相差であると判定するために、前
記内挿化相互相関関数φ(s)のピーク値を与える前記
内挿サンプル点単位のシフト量を検出する手段を備え、 さらに、前記2種類の画像成分信号それぞれについて、
前記有限複数個のサンプル点間の一部の領域の電力を与
えるサブエネルギーを求め、その一部の領域を前記内挿
化相互相関関数φ(s)を求める全領域内にわたって移
動させ、領域の関数として得られたサブエネルギー関数
の最大値と最小値との比に基づいて前記内挿化相互相関
関数算出手段により得られた前記内挿化相互相関関数φ
(s)の誤差低減の適否を判定する手段を備えているこ
とを特徴とする画像成分信号間位相差検出装置。
(57) [Claims] An apparatus for detecting a phase difference between two kinds of image component signals f (x) and g (x) respectively representing the same partial image using a cross-correlation function, wherein the apparatus comprises the two kinds of image components A finite number of sample points respectively extracted from the signals f (x) and g (x) are provided with a fixed interval (1 / m) (m is a positive integer, and (1 / m ) Is the interpolated cross-correlation function φ between the two types of image component signals (x) and (x) to which the increased sample points are added by providing the interpolated sample points for each of the minimum units of the shift amount s).
To determine (s), the interpolated cross-correlation function φ (s)
Are the image signal levels f (k + u + s 0 ) and g (k + p) of only the finite number of sample points, where u and p are the finite number of sample points of the image signal components f (x) and g (x), respectively. , And s 0 is an integer value of the shift amount s), and the sum of the products is obtained. The weighting coefficient a used to determine the image signal level of the interpolated sample point so that a linear combination of
Sum of products of (i / mp), a (i / m + σ-u) (i is the number of interpolation sample points from 0 to m−1, and σ is the decimal value of shift amount s) Is the sum of the products And an interpolated cross-correlation function calculating means for calculating an interpolated cross-correlation function φ (s) as a sum of values obtained by multiplying the two types of image component signals f (x), g
The interpolated cross-correlation function φ (s) calculated by the interpolated cross-correlation function calculation means while shifting one of (x) with respect to the other one by one in units of the finite number of sample points. The shift amount in the unit of the interpolation sample point when giving the peak value of the two types of image component signals f
Means for detecting a shift amount of the interpolated sample point unit giving a peak value of the interpolated cross-correlation function φ (s) in order to determine that the phase difference is between (x) and g (x). An apparatus for detecting a phase difference between image component signals, comprising: 2. The two types of image component signals f (x) and g (x) are used as two types of primary color image component signals representing color images of the same part in a color image signal output from a color television camera, respectively, and the detected image signals are detected. The shift amount of the interpolation sample point unit is supplied to a deflection circuit of an image pickup tube in the color television camera so that the phase difference can be corrected by adjusting registration of the image pickup tube. The apparatus according to claim 1, wherein the phase difference between the image component signals is detected. 3. In the solid-state color image pickup device which picks up the same part of the color image in which the two kinds of image component signals f (x) and g (x) are displayed on the color picture tube, 2
Along with the primary color image component signals, the detected shift amount of the interpolation sample point unit is supplied to a convergence adjustment circuit of the color picture tube to correct the phase difference by convergence adjustment of the color picture tube. 2. The apparatus according to claim 1, wherein the phase difference between the image component signals is obtained. 4. The two kinds of image component signals f (x) and g (x) are used as two image component signals respectively representing the same partial image in two adjacent frames of the television image signal, and the detected interpolation sample points are detected. 2. The phase difference detecting apparatus according to claim 1, wherein a motion of an image represented by the television image signal can be determined based on a unit shift amount. 5. An apparatus for detecting a phase difference between two kinds of image component signals f (x) and g (x) respectively representing the same partial image using a cross-correlation function, wherein the apparatus comprises the two kinds of image components A finite number of sample points respectively extracted from the signals f (x) and g (x) are provided with a fixed interval (1 / m) (m is a positive integer, and (1 / m ) Is the interpolated cross-correlation function φ between the two types of image component signals (x) and (x) to which the increased sample points are added by providing the interpolated sample points for each of the minimum units of the shift amount s).
To determine (s), the interpolated cross-correlation function φ (s)
Are the image signal levels f (k + u + s 0 ) and g (k + p) of only the finite number of sample points, where u and p are the finite number of sample points of the image signal components f (x) and g (x), respectively. , And s 0 is an integer value of the shift amount s), and the sum of the products is obtained. The weighting coefficient a used to determine the image signal level of the interpolated sample point so that a linear combination of
Sum of products of (i / mp), a (i / m + σ-u) (i is the number of interpolation sample points from 0 to m−1, and σ is the decimal value of shift amount s) Is the sum of the products And an interpolated cross-correlation function calculating means for calculating an interpolated cross-correlation function φ (s) as a sum of values obtained by multiplying the two types of image component signals f (x), g
The interpolated cross-correlation function φ (s) calculated by the interpolated cross-correlation function calculation means while shifting one of (x) with respect to the other one by one in units of the finite number of sample points. The shift amount in the unit of the interpolation sample point when giving the peak value of the two types of image component signals f
Means for detecting a shift amount of the interpolated sample point unit giving a peak value of the interpolated cross-correlation function φ (s) in order to determine that the phase difference is between (x) and g (x). Further, for each of the two types of image component signals,
A sub-energy that provides power in a partial area between the finite number of sample points is obtained, and the partial area is moved over the entire area for obtaining the interpolated cross-correlation function φ (s). The interpolated cross-correlation function φ obtained by the interpolated cross-correlation function calculating means based on the ratio between the maximum value and the minimum value of the sub-energy function obtained as a function
An apparatus for detecting a phase difference between image component signals, comprising: means for determining whether the error reduction of (s) is appropriate.
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