JPS6348088A - ディジタル画像信号の補間装置及び補間方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ディジタル画像信号の伝送システム又は記
録／再生システムの受信側又は再生側に設けられる補間
回路に関する。

〔発明の概要〕

この発明では、サブサンプリング等により画像データが
間引かれた所定の画素を実在する画像データによって補
間するためのディジタル画像信号の補間回路において、
所定の画素を取り囲む所定数の実在する画像データを用
いてパターンが検出され、所定の画素を取り囲む所定数
の実在する画像データと所定数の重み係数との線形１次
結合で所定の画素の画像データを補間し、重み係数は、
パターンの夫々に応じて補間値と真値との誤差の自乗和
を最小にするように予め定められ、検出されたパターン
により、重み係数が択一的に設定される。

〔従来の技術〕

ビデオ信号を符号化して得られるディジタルビデオ信号
を伝送する場合、伝送帯域を狭くするためにサブサンプ
リングが用いられる。サブサンプリングによって例えば
２の画素の画像データが間引かれる。受信側には、この
間引き画素を補間する補間回路が設けられている。従来
では、この補間回路として、周波数領域で設計されたデ
ィジタルローパスフィルタが使用されていた。

〔発明が解決しようとする問題点３ 周波数領域で補間フィルタを設計する場合、入出力信号
の周波数特性から経験に基づく繰り返し操作が必要とさ
れ、また、ディジタルビデオ信号のサンプリング周波数
が違う時には、各サンプリング周波数に応じて補間フィ
ルタを設計することが必要であった。従って、補間フィ
ルタの設計が面倒であり、また、汎用性が乏しい欠点が
あった。

また、輝度信号に搬送色信号が重畳されたコンポジット
カラービデオ信号の場合、顕送色信号の位相を考慮する
必要があるため、従来の補間フィルタは、通用が困難で
あった。

この発明の目的は、最適な構成を容易に設計することが
でき、また、汎用性に富み、更に、コンポジットカラー
ビデオ信号に通用できる補間回路を提供することにある
。

この発明の他の目的は、画像の局所的なパターンに適応
して補間を行い良質な復元画像が得られる補間回路を提
供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明による補間回路では、実在する画像データと対
応する画素の間の所定の画素の画像データを実在する画
像データによって補間するためのディジタル画像信号の
補間回路において、所定の画素を取り囲む所定数の実在
する画像データを用いて所定の画素毎のパターンを検出
し、所定の画素を取り囲む所定数の実在する画像データ
と所定数の重み係数との線形１成語合で所定の画素の画
像データを補間し、重み係数は、パターンの夫々に応じ
て補間値と真値との誤差の自乗和を最小にするように、
予め定められ、検出されたパターンにより、重み係数が
択一的に設定される。

〔作用〕

同一のフィールド（又はフレーム）内で間引き画素を取
り囲む所定数の実在する画像データと所定数の重み係数
との線形１成語合で間引き画素の画像データが予測され
る。補間しようとする画素を取り囲む複数の実在する画
像データを用いて局所的なパターンが検出され、このパ
ターンに適応して補間回路の重み係数が択一的に設定さ
れる。

この予測された補間値と真値との誤差の自乗和を最小に
するように予め重み係数がパターン毎に定められる。こ
の発明による補間回路は、データのサンプリング周波数
と無関係に最適な構成とでき、また、周波数領域で設計
するのと比べて設計方法が簡単とでき、更に、コンポジ
ットカラービデオ信号の補間に適用できる。また、パタ
ーンに応じた最適な重み係数が用いられ、良質な復元画
像が得られる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。この説明は、下記の項目の順序でなされる。

ａ、送信側の構成 り、受信側の構成 Ｃ，ブロック化回路 ｄ、ダイナミックレンジ検出回路 ｅ、量子化回路 ｆ０周辺画素抽出回路 ｇ、パターン分類回路 り、適応補間回路 １、変形例 ａ、送信側の構成 第１図は、送信側（記録側）の構成を全体として示すも
のである。１で示す入力端子に例えばＮＴＳＣ方式のカ
ラービデオ信号が供給される。このカラービデオ信号が
Ａ／Ｄ変換器２に供給され、例えば４　ｆｓｃ（ｆｓｃ
：カラーサブキャリア周波数）のサンプリング周波数で
１サンプルが８ビツトに量子化されたディジタルカラー
ビデオ信号がＡ／Ｄ変換器２から得られる。このディジ
タルカラービデオ信号がサブサンプリング回路３に供給
され、サブサンプリング回路３の出力信号がブロック化
回路４に供給される。サブサンプリング回路３の前段に
は、帯域制限用のブリフィルタが設けられず、入力カラ
ービデオ信号の高域成分が失われない。

サブサンプリング回路３において、ディジタルカラービ
デオ信号が２　ｆｓｃのサンプリング周波数でサンプリ
ングされる。また、ブロック化回路４により、入力ディ
ジタルテレビジョン信号が符号化の単位である２次元ブ
ロック毎に連続する信号に変換される。この実施例では
、１フイールドの画面が分割されてなる１ブロツクが（
４ライン×８画素−３２画素）の大きさとされている。

第３図は、この１ブロツクを示すものであり、第３図に
おいて、実線は、奇数フィールドのラインを示し、破線
は、偶数フィールドのラインを示す、この例と異なり、
例えば４フレームの各フレームに属する４個の２次元領
域から構成された３次元ブロックに対してもこの発明が
適用できる。

ブロック化回路４の前段に設けられたサブサンプリング
回路３によつて、ブロック内の画素が第４図に示すよう
に間引かれ、１ブロツクの画素数が１６画素とされる。

第４図において○がサブサンプリングされた画素を示し
、×が間引かれた画素を示す。

ブロック化回路４の出力信号がダイナミックレンジ検出
回路５及び遅延回路６に供給される。ダイナミックレン
ジ検出回路５は、ブロック毎にダイナミックレンジＤＲ
及び最小値ＭＩＮを検出する。遅延回路６からの画素デ
ータＰＤが減算回路７に供給され、減算回路７において
、最小値ＭＩＮが除去された画素データＰＤＩが形成さ
れる。

量子化回路８には、サブサンプリングされ、減算回路７
を介された最小値除去後の画素データＰＤＩ及びダイナ
ミックレンジＤＲが供給される。

量子化回路８では、ダイナミックレンジＤＲに適応して
画素データＰＤＩの量子化が行われる。量子化回路８か
らは、１画素データが４ビツトに変換されたコード信号
ＤＴが得られる。

この量子化回路８からのコード信号ＤＴがフレーム化回
路９に供給される。フレーム化回路９には、ブロック毎
の付加コードとして、ダイナミックレンジＤＲ（８ビツ
ト）及び最小値ＭＩＮ（８ビツト）が供給される。フレ
ーム化回路９は、コード信号ＤＴ及び上述の付加コード
に誤り訂正符号化の処理を施し、また同期信号を付加す
る。フレーム化回路９の出力端子１０に送信データが得
られ、この送信データがディジタル回線等の伝送路に送
出される。ディジタルＶＴＲの場合には、出力信号が記
録アンプ、回転トランス等を介して回転ヘッドに供給さ
れる。

ｂ、受信側の構成 第２図は、受信（又は再生）側の構成を示す。

入力端子１１からの受信データは、フレーム分解回路１
２に供給される。フレーム分解回路１２により、コード
信号ＤＴと付加コードＤＲ，ＭＩＮとが分離されると共
に、エラー訂正処理がなされる。コード信号ＤＴが復号
化回路１３に供給され、ダイナミックレンジＤＲが復号
化回路１３に供給される。

復号化回路１３は、送信側の量子化回路８の処理と逆の
処理を行う、即ち、８ビツトの最小レベル除去後のデー
タが代表レベルに復号され、このデータと８ビツトの最
小値ＭＩＮとが加算回路１４により加算され、元の画素
データが復号される。

加算回路１４の出力データがブロック分解回路１５に供
給される。ブロック分解回路１５は、送信側のブロック
化回路４と逆に、ブロックの順番の復号データをテレビ
ジョン信号の走査と同様の順番に変換するための回路で
ある。ブロック分解回路１５の出力信号が周辺画素抽出
回路１６に供給される。この周辺画素抽出回路１６にお
いて、補間しようとする間引き画素を取り囲む１０個の
画素の実在する画像データ（サブサンプルデータ）ｘ１
〜Ｘ、。が取り出される。

周辺画素抽出回路１６からのサブサンプルデータｘ１〜
Ｘ、。がパターン分類回路１７Ａ及び遅延回路１７Ｂに
供給される。遅延回路１７Ｂの出力信号が適応補間回路
１７Ｃに供給される。パターン分類回路１７Ａでは、周
辺の１０個のサブサンプルデータが１０ビツトで表され
るパターンデータに変換される。後述するように、１０
個のサブサンプルデータの平均値が算出され、１０個の
サブサンプルデータが平均値と夫々比較されることによ
り、論理レベルの“０”又は“１”に変換される。この
１０ビツトの集合がパターンデータとして用いられる。

従うて、（２１０＝　１０２４）通りのパターンがあり
うる。パターンデータが適応補間回路１７Ｃに供給され
る。

適応補間回路１７Ｇでは、間引かれた画素のデータが周
囲のサブサンプルデータにより補間される。この場合、
パターンデータに応じた補間がなされる。適応補間回路
１７Ｃからのサンプリング周波数４ｆｓｃのディジタル
カラービデオ信号がＤ／Ａ変換器１８に供給される。Ｄ
／Ａ変換器１８の出力端子１９にアナログカラービデオ
信号が得られる。送信側でブリフィルタが設けられてい
ない場合、折り返し歪が例えば輝度レベルの急峻な変化
の点で発生するおそれがある。この歪を除去する回路を
適応補間回路１７Ｃの出力側に接続しても良い。

Ｃ，ブロック化回路 ブロック化回路４について第５図、第６図及び第７図を
参照して説明する。説明の簡単のため、１フイールドの
画面が第６図に示すように、（４ライン×８画素）の構
成と仮定し、この画面が破線で示すように、垂直方向に
２分割され、水平方向に４分割され、（２ライン×２画
素）の８個のブロックが形成される場合について説明す
る。

第５図において、２１で示す入力端子に第７図Ａに示す
ように、（Ｔｈ、〜Ｔ　ｈ　３）の４ラインからなる入
力データＡが供給され、２２で示す入力端子に入力デー
タＡと同期しているサンプリングクロックＢ（第７図Ｂ
）が供給される。数字の（１〜８）がラインＴｈｅのサ
ンプルデータを夫々示し、数字の（１１〜１８）がライ
ンＴｈ、のサンプルデータを夫々示し、数字の（２１〜
２８）がラインＴｈ、のサンプルデータを夫々示し、数
字の（３１〜３８）がラインＴｈ、のサンプルデータを
夫々示す。人力データＡがＴｈの遅延量の遅延回路２３
及び２７ｓ（Ｔｓ：サンプリング周期）の遅延量の遅延
回路２４に供給される。また、サンプリングクロックＢ
が２分周回路２７に供給される。

遅延回路２４の出力信号Ｃ（第７図Ｃ）がスイ、７チ回
路２５及び２６の一方の入力端子に夫々供給され、遅延
回路２３の出力信号Ｄ（第７図Ｄ）がスイッチ回路２５
及び２６の他方の入力端子に夫々供給される。スイッチ
回路２５は、２分周回路２７の出力信号Ｅ（第７図Ｅ）
により制御され、また、スイッチ回路２６はパルス信号
Ｅがインバータ２８により反転されたパルス信号により
制御される。スイッチ回路２５及び２６は、２Ｔｓ毎に
交互に入力信号（Ｃ又はＤ）を選択する。スイッチ回路
２５からの出力信号Ｆが第７図Ｆに示され、スイッチ回
路２６からの出力信号Ｇが第７図Ｇに示される。

スイッチ回路２５の出力信号Ｆがスイッチ回路２９の第
１の入力端子及び４７５の遅延量を有する遅延回路３０
に供給される。スイッチ回路２６の出力信号Ｇが２Ｔ３
の遅延量を有する遅延回路３１に供給される。遅延回路
３０の出力信号Ｈ（第７図Ｈ）がスイッチ回路２９の第
３の入力端子に供給され名、遅延回路３１の出力信号Ｉ
　（第７図Ｉ）がスイッチ回路２９の第２の入力端子及
び４Ｔｓの遅延量を有する遅延回路３２に供給される。

遅延回路３２の出力信号Ｊ（第７図Ｊ）がスイッチ回路
２９の第４の入力端子に供給される。

Ａ分周回路３３には、２分周回路２７の出力信号が供給
され、出力信号Ｋ（第７図Ｋ）が形成される。この信号
Ｋによってスイッチ回路２９が制御され、ＡＴＳ毎に第
１．第２．第３及び第４の入力端子が順次選択される。

従って、スイッチ回路２９から出力端子３４に取り出さ
れる信号りは、第７図りに示すものとなる。つまり、デ
ータのフィールド毎の順序がブロック毎の順序（例えば
１−２−１１→１２）に変換される。勿論、１フイール
ドの実際の画素数は、第６図に示される例と異なっては
るかに多いが、上述と同様の走査変換によって、第３図
に示すブロック毎の順序に変換される。

ｄ、ダイナミックレンジ検出回路 第８図は、ダイナミックレンジ検出回路３の一例の構成
を示す、４１で示される入力端子には、ブロック化回路
４から前述のように、１ブロツク毎に符号化が必要な領
域の画像データが順次供給される。この入力端子４１か
らの画素データは、選択回路４２及び選択回路４３に供
給される。−方の選択回路４２は、ディジタルカラービ
デオ信号の画素データとラッチ４４の出力データとの間
で、よりレベルの大きい方を選択して出力する。

他方の選択回路４３は、入力ディジタルカラービデオ信
号の画素データとラッチ４５の出力データとの間で、よ
りレベルの小さい方を選択して出力する。

選択回路４２の出力データが減算回路４６に供給される
と共に、ラッチ４４に取り込まれる。選択回路４３の出
力データが減算回路４６及びラッチ４８に供給されると
共に、ラッチ４５に取り込まれる。ラッチ４４及び４５
には、ラッチパルスが制御部４９から供給される。制御
部４９には、ディジタルカラービデオ信号と同期するサ
ンプリングクロック、同期信号等のタイミング信号が端
子５０から供給される。制御部４９は、ラッチ４４．４
５及びラッチ４７．４８にランチパルスを所定のタイミ
ングで供給する。

各ブロックの最初で、ラッチ４４及び４５の内容が初期
設定される。ラッチ４４には、全て“Ｏｏのデータが初
期設定され、ラッチ４５には、全て“１′のデータが初
期設定される。順次供給される同一のブロックの画素デ
ータの中で、最大レベルがラッチ４４に貯えられる。ま
た、順次供給される同一のブロックの画素データの中で
、最小レベルがラッチ４５に貯えられる。

最大レベル及び最小レベルの検出が１ブロツクに関して
終了すると、選択回路４２の出力に当該ブロックの最大
レベルが生じる。一方、選択回路４３の出力に当該ブロ
ックの最小レベルが生じる。

ｌブロックに関しての検出が終了すると、ラッチ４４及
び４５が再び初期設定される。

減算回路４６の出力には、選択回路４２からの最大レベ
ルＭＡＸ及び選択回路４３からの最小レベルＭＩＮを減
算してなる各ブロックのダイナミックレンジＤＲが得ら
れる。これらのダイナミックレンジＤＲ及び最小レベル
ＭＩＮが制御ブロック４９からのラッチパルスにより、
ラッチ４７及び４８に夫々ラッチされる。ラッチ４７の
出力端子５１に各ブロックのダイナミックレンジＤＲが
得られ、ラッチ４８の出力端子５２に各ブロックの最小
値Ｍ　Ｉ　Ｎが得られる。

ｅ、量子化回路 量子化回路８は、ダイナミックレンジＤＲに適応した符
号化を行う。第９図は、量子化回路８の一例を示す、第
９図において、５５で示すＲＯＭには、最小値除去後の
画素データＰＤＩ　　（８ビツト）を圧縮されたビット
数例えば４ビツトに変換するためのデータ変換テーブル
が格納されている。

ＲＯＭ５５に対して、入力端子５６からのダイナミック
レンジＤＲと入力端子５７からの画素データＰＤＩとが
アドレス信号として供給される。ＲＯＭ５５では、ダイ
ナミックレンジＤＲの大きさによりデータ変換テーブル
が選択され、出力端子５８に４ビツトのコード信号ＤＴ
が取り出される。

量子化回路８においては、コード信号ＤＴが２ビツト（
実施例では、４ビツト）の場合、第１０図に示すように
、ブロックのダイナミックレンジＤＲが４個の領域に分
割される。この４個の領域が（００−）（０１）（１０
）（１１）の２ビツトのコード信号ＤＴにより区別され
、中央のレベルＬＯ。

ＬＬ、Ｌ２．Ｌ３が夫々各領域の代表レベルとされる。

最小値除去後のデータＰＤＩが含まれる領域に応じて２
ビツトのコード信号ＤＴが発生する。

ディジタルカラービデオ信号のレベルは、ディジタル搬
送色信号が重畳されていても、ブロック内で相関を有し
ており、各ブロックのダイナミックレンジＤＲは、過渡
部でない定常部では、狭い範囲に集中している。従って
、４ビツトのように、Ａに圧縮されたビット数で量子化
しても画質の劣化が殆ど生じない、また、各画素が他の
画素と独立して符号化されるので、ディジタルカラービ
デオ信号の急激なレベル変化を再現することができ、Ｄ
ＰＣＭと比較して周波数特性を良好とできる。

なお、最小レベルＭＩＮ及び最大レベルＭＡＸの夫々の
レベルを有する画素データが１ブロツク内に必ず存在し
ている。従って、誤差が００コ一ド信号を多くするには
、第１１図に示すように、ダイナミックレンジＤＲを（
２”−１）（但し、ｍは、量子化ビット数）に分割し、
最小レベルＭＩＮを代表最小レベルＬＯとし、最大レベ
ルＭＡＸを代表最大レベルＬ３としても良い。

また、量子化回路８は、ＲＯＭ以外にダイナミックレン
ジＤＲを分割する割算器及び最小値除去後のデータＰＤ
Ｉが属するレベル領域を判定するための比較回路からな
る構成等を使用しても良い。

ｆ１周辺画素抽出回路 受信側に設けられている周辺画素抽出回路１６の一例を
第１２図に示す、第１２０において、６０で示す入力端
子にブロック化回路４からのディジタルカラービデオ信
号（サンプリング周波数：２ｆｓｃ）が供給される。６
１．６２が１水平周期の遅延量を夫々持つライン遅延回
路である。また、６３乃至７１が１サンプリング周期（
１／２ｆｓｃ）の遅延量を夫々持つサンプル遅延回路で
ある。

入力端子６０に供給されるデータの属する現在のライン
より前のラインのデータがライン遅延回路６１から得ら
れ、更に前のラインのデータがライン遅延回路６２から
得られる。現在のラインのデータとこのデータがサンプ
ル遅延回路６３により遅延されたデータとの一方がスイ
ッチ回路７２において選択される。更に前のラインのデ
ータとこのデータがサンプル遅延回路６４により遅延さ
れたデータとの一方がスイッチ回路７３において選択さ
れる。スイッチ回路７２及び７３は、端子７４及び７５
からの共通のスイッチングコントロール信号によって水
平周期で切り替えられる。これらのスイッチ回路７２及
び７３は、サブサンプリングのパターン（第４図参照）
において、１ライン毎に発注する１サンプリング周期の
位相ずれを補正するために設けられている。ライン遅延
回路６１の出力端子及びスイッチ回路７２．７３の出力
端子に２個又は３個のサンプル遅延回路が夫々直列接続
される。サンプル遅延回路の直列接続の段間及び出力側
から周辺画素のデータｘ１〜Ｘ、。が取り出される。

第１３図は、補間の対象の注目画素（真のデータがＸｏ
）に関して上述の周辺画素抽出回路１６により取り出さ
れる１０個の周辺画素の位置を示す。

Ａ／Ｄ変換器２では、サンプリング周波数が４ｆｓＣと
されているので、カラーサブキャリアの位相に関して４
個の位相（○△・ムで表される）が周期的に繰り返され
る。Ｏ及び・のカラーサブキャリアの位相並びに△及び
ムのカラーサブキャリアの位相が逆相である。

第１３図におけるデータＸ＋ｚが入力端子６０に供給さ
れる時にライン遅延回路６１及び６２の出力には、デー
タｘ７及びデータｘ＋ｚが夫々得られる。スイッチ回路
７２及び７３の夫々がサンプル遅延回路６３及び６４の
夫々の出力信号を選択している状態では、スイッチ回路
７２及び１３からデータｘ１゜及びデータｘ３が夫々得
られる。また、サンプル遅延回路７０及び７１からデー
タｘ２及びデータＸ、が夫々得られ、サンプル遅延回路
６７．６８及び６９からデータｘｂ＊ｘｓ及びｘ４が夫
々得られ、サンプル遅延回路６５及び６６からデータＸ
、及びｘ８が夫々得られる。これらの周辺画素のデータ
ＸＩ”’ＸＩＯがパターン分類回路１７Ａに供給される
と共に、遅延回路１７Ｂを介して適応補間回路１７Ｃに
供給される。

ｇ、パターン分類回路 パターン分類回路１７Ａは、周辺画素のデータｘ１〜Ｘ
、。（８ビツト×１０）をパターンを表す（２ビツト×
１０）のパターンデータｂ１〜ｂｌＯに変換する。第１
４図は、パターン分類回路１７Ａの一例を示す。

破線で囲んで示す加算回路群７７に周辺画素のデータＸ
Ｉ””ＸＩＯが供給され、加算回路群７７の加算出力が
割算回路７日に供給される０割算回路７８は、加算出力
を（１／１０）に変換し、割算回路７８から周辺画素の
データＸＩ−Ｘ、。の平均値が得られる。また、破線で
囲んで示す比較回路群７９の１０個の比較回路に対して
周辺画素のデータＸ、〜ｘ１゜が夫々供給される。比較
回路群７９の比較回路には、割算回路７８からの平均値
が共通に供給される。比較回路群７９の１０個の比較回
路では、周辺画素のデータＸ、〜Ｘ、。と平均値とが夫
々比較され、２値の比較出力信号ｂｌ””ｂｌＯが夫々
発生する。この比較出力信号ｂｌ”’ｂｌｏがパターン
データである。１０ビツトのパターンデータｂ、〜ｂ１
．によって、（２１０＝　１０２４）種類のパターン分
類がなされる。

この例では、パターン分類に用いる周辺画素が適応補間
回路１７Ｃにおいても用いられる。従って、周辺画素抽
出回路１６がパターン分類回路１７Ａ及び適応補間回路
１７Ｃに対して共通の構成とすることができる。しかし
ながら、パターン分類と補間とで共通の画素を使用する
必要がなく、両者を別個としても良い。

ｈ、適応補間回路 第１５図は、適応補間回路１７Ｃの一例を示す。

第１５図において、８１乃至９０で示されるＲＯＭには
、予め同定された重み係数が格納されている。ＲＯＭ８
１には、パターンに応じた１０２４個の重み係数ａ、が
格納され、ＲＯＭ８２には、パターンに応じた１０２４
個の重み係数ａｍが格納され、以下同様にＲＯＭ８３〜
９０に夫々１０２４個の重み係数ａ、〜ａｌ（ｌが格納
されている。

これらのＲＯＭ８１〜９０には、アドレス信号としてパ
ターン分類回路１７Ａから１０ビツトのパターンデータ
ｂ、〜ｂ１６が供給される。従って、ＲＯＭ８１〜９０
からは、パターンデータｂｌ〜ｂ１゜に応じた重み係数
ａ１４ａ、。が読み出される。

ＲＯＭ８１〜９０の夫々から読み出された重み係数ａ、
”−ａＨが乗算回路９１〜１００に供給される０乗算回
路９１〜１００には、周辺画素のデータＸ、〜ｘ１゜が
夫々供給され、乗算回路９１〜１００の出力信号として
、ａ、ｘ、、ａ、ｘｔ、・・・ａ　ｌｌｌ　Ｘ　１０が
夫々得られる。この乗算回路９１〜１００の出力信号が
加算回路１０１，１０２，１０３、・・・１０９によっ
て加算され、最終段の加算回路１０９から補間値９゜が
得られる。

上述の適応補間回路１７Ｃは、時間領域で設計された２
次元フィルタである。つまり、適応補間回路１７Ｃでは
、補間しようとする間引き画素の周辺に存在する１０個
の受信データ（サブサンプルデータ）ｘ＋〜ＸＩ６と予
め同定された重み係数３、−３．。の１次結合として、
間引き画素が予測される。この場合、真値と適応補間回
路１７Ｃの出力信号の差信号を誤差と考えれば、自乗誤
差を最小にすることによって、１次結合の重み係数が一
意に求められる。この重み係数の同定について以下に説
明する。

注目画素におけるディジタルカラービデオ信号９゜は、
注目画素の周囲の１０個の画素データＸ、〜Ｘ１６の１
次結合で近似できる。

Ｘｌｌ　　ａｓａｌ　　・Ｘｌ　　＋ａｇ　　＊　　ｘ
ｔ　　＋ａ３　　°　ｘ３＋３４−　　Ｘ４　＋ａｓ　
　’　　Ｘｓ　　＋ａｈ　１　ｘ。

＋ａ、　　・　Ｘ？＋ａｓ　　ｊ　Ｘ・　＋ａ、　・　
Ｘ。

”ａ１６’ＸＩ６ 重み係数ａ、〜ａ、。を同定するには、ビデオカメラに
よって１枚或いは異なる複数の画像を撮影し、描像信号
をＮＴＳＣ信号に変換し、このＮＴＳＣ信号をディジタ
ル信号に変換する。上述のパターン分類回路１７Ａと同
様の構成により、ディジタルカラービデオ信号の全ての
画素のデータを１０２４個のパターンに分類する。各パ
ターンのデータと周辺画素のデータとを用いて、コンピ
ュータにおいて最小自乗法により重み係数ａ、〜ａ１゜
がパターン毎に同定される。つまり、ビデオカメラによ
り撮像されたある絵柄の実際のデータを適用して、周辺
画素のデータｘ１〜ＸＩＯに重み係数を乗算し、上式ｉ
示す通り合成された推定データ９゜と、真値ｘ０とを比
較し、その自乗誤差（父。−ｘｏ）２が最小となる重み
係数ａ１〜ａ１゜が計算される。１０２４個のパターン
の中の一つのパターンにｉ個の画素のデータが含まれる
場合、誤差をｅとすると、 ｘ　、（ｉ）〜ｘ　、。（ｉ）は、ｘｏ（ｉ）に対して
、第１３図に示す位置関係にある１０個の周囲画素のデ
ータである。上式から誤差分散が最も小さくなる時の重
み係数ａｌ、ａ、、ａ３　　・・・ａ、。が、コンピュ
ータで計算される。

上式は、Ｘを（ｉ　Ｘ　１０）の行列とし、重み係数ａ
１〜ａ１゜をベクトルＡで表し、真値Ｘ６（１）〜Ｘｏ
（ｉ）をベクトルＸで表し、誤差ｅ（１）〜ｅ　（ｉ）
をベクトルｅで表すと、 Ｘ−Ａ＝Ｘ＋ｅ この誤差ベクトルｅの自乗誤差を最小にする重み係数が
求められる。誤差分散〔−〇　・豐〕を最小にするよう
に、Ａを求めると、 Ａ−（Ｘ’　Ｘ）−’Ｘ−Ｘ 以上の重み係数ａｌ−ａ、。の同定が各パターンについ
て予めなされ、ＲＯＭ８１〜９０に格納されている。

補間に使用する周辺画素は、同一フィールド内に限らず
同一フレーム内のデータを使用することができ、また、
１０個以外の個数を使用することができる。

ｉ、変形例 この発明は、ダイナミックレンジに適応した符号化方式
として、固定長の符号化方式に限らず、可変長の符号化
方式に対しても適用できる。可変長の符号化方式では、
ブロック毎のダイナミックレンジＤＲが所定の量子化歪
と対応する量子化ステップでもって分割され、即ち、ダ
イナミックレンジＤＲがダイナミックレンジＤＲに適応
した個数のレベル範囲に分割され、最小値除去後のデー
タが属するレベル範囲と対応するコード信号が形成され
る。

以上の説明では、コード信号ＤＴとダイナミックレンジ
ＤＲと最小値ＭＩＮとを送信している。

しかし、付加コードとしてダイナミックレンジＤＲＯ代
わりに最大値ＭＡＸ、量子化ステップ又は最大歪を伝送
しても良い。

また、入力信号のブロック化の処理を行ってからサブサ
ンプリングを行っても良い。更に、１ブロツクのデータ
をフレームメモリ、ライン遅延回路、サンプル遅延回路
を組み合わせた回路により、同時に取り出すようにして
も良く、輝度信号のみの処理に対しても、この発明は適
用できる。

〔発明の効果〕

この発明は、時間領域で設計されているので、周波数領
域で補間フィルタを設計するのと比べて経験に基づく繰
り返し操作が必要とされず、また、サンプリング周波数
が異なる場合にも適用することができる汎用性に冨む構
成とできる。特に、この発明は、従来の補間フィルタで
は困難であった輝度信号に搬送色信号が重畳されたコン
ボシフ）カラービデオ信号を補間することができる利点
がある。

更に、この発明は、補間しようとする画素の周辺のパタ
ーンに応じた最適な重み係数を用いるので、良質な復元
画像が得られる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を適用できるカラービデオ信号の伝送
システムの送信側のブロック図、第２図は受信側の構成
を示すブロック図、第３図は符号化の処理の単位である
ブロックの説明に用いる路線図、第４図はサブサンプリ
ングの説明に用いる路線図、第５図、第６図及び第７図
はブロック化回路の一例のブロック図、その説明に用い
る路線図及びその動作説明のためのタイミングチャート
、第８図はダイナミックレンジ検出回路の一例のブロッ
ク図、第９図は量子化回路の一例のブロック図、第１０
図及び第１１図は量子化の一例及び他の例の説明に用い
る路線図、第１２図は周辺画素抽出回路の一例のブロッ
ク図、第１３図は周辺画素の説明に用いる路線図、第１
４図はパターン分類回路の一例のブロック図、第１５図
は適応補間回路の一例のブロック図である。 図面における主要な符号の説明 １：カラービデオ信号の入力端子、　４ニブロック化回
路、　５：ダイナミックレンジ検出回路、７：減算回路
、　８：量子化回路、　１３：復号化回路、　１５ニブ
ロック分解回路、　　１６：周辺画素抽出回路、　１７
Ａ：パターン分類回路、１７ｃ：適応補間回路。 代理人　　　弁理士　杉　浦　正　知 Ｓ１ゝ　　９　　図　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　１ノＬのイ口のイＩり第１１図 第１４図　バターソ分弁１〕外

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 実在する画像データと対応する画素の間の所定の画素の
   画像データを上記実在する画像データによって補間する
   ためのディジタル画像信号の補間回路において、 上記所定の画素を取り囲む所定数の上記実在する画像デ
   ータを用いて、上記所定の画素毎のパターンを検出する
   手段と、 上記所定の画素を取り囲む所定数の上記実在する画像デ
   ータと所定数の重み係数との線形１次結合で上記所定の
   画素の画像データを補間し、上記重み係数は、上記パタ
   ーンの夫々に応じて補間値と真値との誤差の自乗和を最
   小にするように、予め定められた手段とを備え、 上記検出されたパターンにより上記重み係数が択一的に
   設定されることを特徴とするディジタル画像信号の補間
   回路。