JP2003259155A - 輪郭補正方法及びこれに適した装置 - Google Patents
輪郭補正方法及びこれに適した装置Info
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Abstract
効率よく補正できる改善された輪郭補正方法及び装置を
提供する。 【解決手段】 (a)映像信号から2次元2次微分信号
を発する過程と、(b)前記映像信号から水平、垂直、
対角線方向の1次微分信号を発する過程と、(c)前記
1次微分信号のうち何れか1つを選択する過程と、
(d)前記(c)過程で選択された信号と前記2次元2
次微分信号とを合成する過程と、(e)前記合成された
結果として得られた信号で前記映像信号の輪郭を補正す
る過程と、を含むことを特徴とする。2次微分信号を得
て、これを選択した微分信号と合成して映像信号の輪郭
を補正することで、水平、垂直、対角線方向に効率的な
輪郭補正を行える。
Description
り、特に映像信号の水平方向、垂直方向、対角線方向の
輪郭を効率よく補正できる改善された輪郭補正方法及び
それに適した装置に関する。
ーブル等で伝送された映像信号、またはTVカメラ等で
撮影された映像信号は伝送界及び記録界の総体的な伝送
帯域によって高域成分が損失され、特に輪郭が鈍くなっ
て画像の鮮明性が損傷される。これにより、損傷された
映像信号の画質を改善する必要がある。一方、テレビ信
号やVTR信号のように制限された解像度を有する映像
信号がPDPやプロジェクションTVのように次第に大
型化されるディスプレー装置において、より高画質で再
生可能にするために映像信号の画質を改善する必要があ
る。
郭補正装置は、映像信号から微分信号を得て、この微分
信号を映像信号に加算することにより輪郭部分の解像度
を向上させている。しかし、従来の輪郭補正回路は主に
映像の水平方向及び垂直方向に対してのみ輪郭補正を行
い、対角線方向の輪郭補正が不十分で全体的に優秀な解
像度の向上効果が得られなかった。
を解決するために考案されたものであって、映像の水
平、垂直方向だけでなく対角線方向に対しても十分な解
像度の改善効果を発揮できる改善された輪郭補正方法を
提供することをその目的とする。本発明の他の目的は、
上記の輪郭補正方法に適した輪郭補正装置を提供すると
ころにある。
明に係る輪郭補正方法は、(a)映像信号から2次元2
次微分信号を発する過程と、(b)前記映像信号から水
平、垂直、対角線方向の1次微分信号を発する過程と、
(c)前記1次微分信号のうち何れか1つを選択する過
程と、(d)前記(c)過程で選択された信号と前記2
次元2次微分信号とを合成する過程と、(e)前記合成
された結果として得られた信号で前記映像信号の輪郭を
補正する過程と、を含むことを特徴とする。
補正装置は、映像信号の2次元2次微分信号を発する2
次元2次微分器と、各々映像信号の水平方向、垂直方
向、右側対角線方向、そして左側対角線方向の1次微分
信号を発する1次微分器と、前記1次微分器から発せら
れた1次微分信号のうち何れか1つを選択する選択器
と、前記選択器の出力と前記2次元2次微分器の出力と
を乗算する第1乗算器と、前記映像信号を遅延する遅延
器と、前記遅延器の出力と前記第1乗算器の出力とを加
算する加算器と、を含むことを特徴とする。
発明の構成及び動作を詳細に説明する。図1は、従来の
輪郭補正装置の例を示す図面である。図1に示された輪
郭補正装置は、遅延器102、第1微分器104、絶対
値演算器106、第2微分器108、第1及び第2乗算
器110、112、そして加算器114を備える。図1
に示された装置は、映像信号の2次微分信号を得て、こ
れを映像信号に加算することにより映像信号の輪郭を補
正する。2次微分信号を得るために遅延される時間を補
償するために遅延器が使われる。
に適用する場合には水平輪郭補正が行われ、映像信号の
垂直成分に適用する場合には垂直輪郭補正が行われる。
図1に示された装置において、入力された映像信号は第
1微分器104により微分されて1次微分信号が得られ
る。1次微分信号は、再び第2微分器108に印加され
て2次微分信号が得られる。
に印加され、その絶対値が得られる。絶対値演算器10
6の出力と第2微分器108から出力される2次微分信
号は第1乗算器110により合成される。第1乗算器1
10の出力は、第2乗算器112に印加される。第2乗
算器112はそれに印加される利得によって第1乗算器
110の出力を増幅する役割をする。
印加される。加算器114の他の入力として遅延器10
2を通じて遅延された入力信号が印加される。したがっ
て、加算器114では入力映像信号とその2次微分成分
を加算したもの、すなわち、輪郭補正が行われた映像信
号が得られる。
的に示す波形図である。図2のA信号は、図1に示され
た入力映像信号を示すものであって立上り成分を有す
る。この立上り成分は輪郭部分、例えば、暗い部分と明
るい部分との境界で生じる。図2のB信号は、A信号を
1次微分したものの絶対値を取った結果を示すもの(1
次微分信号)であり、図2のC信号は、B信号を再び微
分した結果、すなわち、A信号を2次微分した結果を示
すもの(2次微分信号)である。
と2次微分信号(C信号)とを第1乗算器110を通じ
て乗算した結果を示すものであり、図2のE信号は、D
信号の利得を第2乗算器112により調整した結果を示
すものである。図2のF信号は、加算器114を通じて
A信号とD信号とを加算した結果を示すものであり、G
信号は加算器114を通じてA信号とE信号とを加算し
た結果を示すものである。F信号とG信号とを比較すれ
ば、第2乗算器112に印加される利得を調整すること
によって輪郭補正効果が変わることが分かる。しかし、
図1に示されたような輪郭補正回路は、映像の水平及び
垂直方向に対してのみ適用されるので映像の対角線方向
に対する改善効果が不十分で、全体的に解像度の向上効
果が不十分である問題がある。
しい実施例を示すフローチャートである。本発明は映像
信号の輪郭の強度を示す2次微分信号を得て、これを映
像信号の輪郭の方向を示す1次微分信号と乗算して輪郭
補正に必要な信号を得る。ここで、1次微分信号は水
平、垂直、対角線方向の1次微分信号(微分信号1、微
分信号2、微分信号3、微分信号4)のうち選択された
ものである。
まず映像信号の2次元2次微分信号を生じる(S30
2)。2次微分信号は輪郭の強度のみを示すだけで、輪
郭の方向には関係がないという特徴がある。次いで映像
信号の水平、垂直、対角線方向の1次微分信号を発する
(S304)。1次微分信号は輪郭の方向性を示す特徴
を有する。ここで、各方向で如何なる画素とそれに隣接
する画素間の画素値の差分を求め、この差分のうち小さ
な値を微分値とする。このような方法により補正された
信号の遷移時間を改善しうる。
比較して適切な1次微分信号を選択する(S306)。
306段階の結果として水平、垂直、対角線方向の1次
微分信号のうち絶対値を基準に最大値を有する1次微分
値と水平、垂直、対角線方向の1次微分信号を合成して
得られた値の絶対値のうち小さな値を有する信号を1次
微分信号として選択する。
2次微分信号とを合成する。ここで、合成とは乗算を意
味する(S308)。308段階の結果、最大方向性を
有する輪郭成分によって映像信号を補正可能な信号が得
られる。また、輪郭補正の程度を調節するためにこの信
号の利得が調整される。306段階で得られた信号で映
像信号の輪郭を補正する(S310)。具体的には、映
像信号を302段階ないし308段階を行うのにかかる
時間だけ遅延させた後、308段階で得られた信号と合
成する。
発明の輪郭補正装置の説明によってさらに詳細に説明さ
れる。図4は、本発明に係る輪郭補正装置の望ましい実
施例を示すブロック図である。図4に示された装置は映
像信号の2次元2次微分信号を得て、これを映像信号の
水平、垂直、右側対角線、そして左側対角線方向の微分
信号のうち選択された微分信号と乗算した後、この値を
遅延器により遅延された入力映像信号に加算することに
より映像信号の輪郭を補正する。
次元2次微分器404、各々映像信号の水平、垂直、右
側対角線、そして左側対角線方向の微分信号を得る第1
ないし第4の1次微分器406ないし412、選択器4
14、第1及び第2乗算器416、418、そして加算
器420を含む。図4に示された装置は、映像信号の水
平、垂直、対角線成分に対して輪郭補正を行うことによ
って効率的な輪郭補正効果を発揮する。
映像信号は2次元2次微分器により微分されて2次元2
次微分信号が得られる。一方、第1ないし第4の1次微
分器406ないし412により映像信号の水平、垂直、
右側対角線、そして左側対角線方向の微分信号が得られ
る。水平、垂直、対角線方向の微分信号は、選択器41
4によって適切な微分信号が選択される。選択器414
の出力は、第1乗算器416により2次元2次微分器4
04の出力と合成される。
18に印加される。第2乗算器418は、それに印加さ
れる利得によって第1乗算器416の出力を増幅する役
割をする。第2乗算器418の出力は加算器420に印
加される。加算器420の他の入力として遅延器402
を通じて遅延された入力映像信号が印加される。したが
って、加算器420では入力映像信号とその2次元2次
微分成分を加算したもの、すなわち、水平、垂直、そし
て対角線方向に対して輪郭補正が行われた映像信号が得
られる。
示す図面である。図5の(a)ないし(d)は、各々水
平方向の1次微分器406、垂直方向の1次微分器40
8、右側対角線方向の1次微分器410、そして左側方
向の1次微分器412に相当する。
でいるので事実的意味の微分演算は出来なくなる。この
ために隣接画素間の差を取る演算として微分を近似化す
る。これを差分と称する。x方向の微分をG(x)と
し、y方向の微分をG(y)とすれば、 G(x)=f(x+1)−f(x)、G(y)=f(y
+1)−f(y) と表すことができる。
(y)はy方向画素の値を示す。前記のような演算を映
像処理で容易にしたのはマスクあるいはオペレータとい
う行列である。図5の(a)ないし(d)に示されたそ
れぞれの行列は、同じ1次微分演算子であっても輪郭を
抽出する方向が違うという特徴を有する。
式的に示すための波形図である。図6の(a)は、図5
に示されたマスクで(−1、0、1)の係数を用いた時
の1次微分信号の波形を示すものであり、(b)は現在
画素を中心に以前及び以後の画素を用いた2つの1次微
分値の最小値を取って得られる1次微分信号の波形を示
す。すなわち、(b)の場合は、{(x,y)−(x−
1、y)}と{(x+1、y)−(x,y)}の2つの
1次微分値を求め、この2値のうち小さな値を1次微分
値として使用する。
(a)に示された1次微分信号に比べて補正された信号
の遷移時間を短縮するのにさらに効果的である。当業者
は、図5に示された1次微分演算子以外にもソーベル、
プレヴィット、ローバトなどの演算子を使用できること
が分かる。図10の(a)、(b)、そして(c)は、
各々ソーベル演算子、プレヴィット演算子、ローバト演
算子を示す。ソーベル演算子は雑音には強いが、輪郭を
過度に厚く取る短所があり、プレヴィットは雑音に弱
く、垂直水平を強調する特徴があり、ローバトは適用半
径が狭く、雑音に弱いという短所がある。
の例を示す図面であって、2次元2次微分値を求めるた
めに多く使われる3×3ラプラシアンマスク(lapl
acian mask)を示す図面である。2次微分
は、1次微分を再び微分したものであって輪郭の強度
(方向は求めない)だけを検出するのに使われる。ラプ
ラシアンマスクに得られる微分値をL(x,y)とすれ
ば、L(x,y)=4*f(x,y)−{f(x,y−
1)+f(x,y+1)+f(x−1,y)+f(x+
1,y)}となる。当業者は2次微分演算子としてラプ
ラシアンマスク以外にもキルシュフィルター(Kirs
h filter)、テンプレートマッチなどを使用で
きることが分かる。図11の(a)及び(b)は、各々
キルシュフィルター、テンプレートマッチを示す。
成を示すブロック図である。図8に示された装置は映像
信号の水平、垂直、対角線方向の1次微分信号(a−
d)のうち絶対値を基準に最大値を有する微分信号を選
択し、その絶対値と映像信号の水平、垂直、対角線方向
の1次微分信号(a−d)を全て合わせた信号の絶対値
のうち小さな値を有するものを選択して出力する。図8
に示された選択器は、加算器802、第1及び第2絶対
値演算器804、806、最大値選択器808、そして
最小値選択器810を備える。
対角線方向の1次微分信号を流入し、これらを全て合わ
せた信号を出力する。加算器802の出力は、第1絶対
値演算器804に提供される。したがって、第1絶対値
演算器804は映像信号の水平、垂直、対角線方向の1
次微分信号a,b,c,dを全て合わせた信号の絶対値
eを出力する。
平、垂直、対角線方向の1次微分信号a,b,c,dを
流入し、これらの絶対値を出力する。第2絶対値演算器
806の出力は最大値選択器808に印加される。最大
値選択器808は映像信号の水平、垂直、対角線方向の
1次微分信号の絶対値のうち最大値を選択してf信号と
して出力する。したがって、最大値選択器808の出力
として映像信号の水平、垂直、対角線方向の1次微分信
号のうち最大1次微分信号の絶対値が得られる。
08の出力e,fは最小値選択器810に印加される。
したがって、最小値演算器810は映像信号の水平、垂
直、対角線方向の1次微分信号のうち最大値を有する微
分信号の絶対値eと映像信号の水平、垂直、対角線方向
の1次微分信号を全て合せた信号の絶対値fのうち小さ
な値を選択して出力する。
的に示す波形図である。図9の(a)は、図8の選択器
による選択動作が行われない時の微分器の動作を示す図
面であり、図9の(b)と(c)とは、図8の選択器に
よる選択動作が行われた時の微分器の動作を示す図面で
ある。図9の(a)において、a,b,c,dは各々水
平方向、垂直方向、右側対角線方向、そして左側対角線
方向の1次微分信号である。一方、eは、a,b,c,
d信号を全て加算した結果の絶対値を取ったことを示す
信号である。
場合には、図8の選択器では水平方向、垂直方向、右側
対角線方向、そして左側対角線方向の1次微分信号a,
b,c,dを全て合算して得られるe信号が出力され
る。したがって、図4に示された装置は2次微分信号の
hと、e信号とを乗算した結果であるi信号が、映像信
号に加算された結果として得られる。
右側対角線方向、そして左側対角線方向の1次微分信号
a,b,c,dが全て立上り形態であって全て+値を有
し、これによりこれらの総和の絶対値であるe信号が過
度に大きくなって、結局元の信号に加えられるi信号も
大きくなってピーキングによるオーバーフローが生じ
る。
側対角線方向、そして左側対角線方向の1次微分信号
a,b,c,dが全て立上り形態であって、全て+値を
有するが、最小値選択器810でe信号とaないしd値
のうち最大信号であるf信号が相互比較され、その結果
f信号が選択されて最小値選択器810の出力のg信号
に出力される。このg信号は2次微分信号hと乗算され
る。したがって、図9の(b)の場合、(a)に比べて
は小さいが、ピーキングを抑制しつつ十分な輪郭補正効
果を発揮する。
在している場合を示す。この場合には、e信号とaない
しd信号のうち最大信号であるf信号が相互比較され、
その結果e信号が選択器の最終出力として選択されて2
次微分値hと乗算される。本発明の実施例において、図
4、図7に示された装置がアナログ映像信号を処理する
ものと示されているが、当業者ならば本発明をソフトウ
ェアによりデジタル映像信号に対しても行えることが分
かる。例えば、図10の(a)に示されたソーベル演算
子を具現するプログラムコードは次の通りである。
を具現するプログラムコードは次の通りである。
る本発明の主題を外れない範囲で多くの変形が有り得る
周知せねばならない。
法及び装置によれば、映像信号で2次微分信号を得て、
これを水平、垂直、対角線方向の微分信号のうち選択し
た微分信号と合成して映像信号の輪郭を補正することに
よって、水平、垂直、対角線方向に効率的な輪郭補正を
行うことができる。
形図である。
を示すフローチャートである。
を示すブロック図である。
ある。
波形図である。
図面である。
ロック図である。
形図である。
演算子、プレヴィット演算子、ローバト演算子を示す図
面である。
ター、テンプレートマッチを示す図面である。
Claims (10)
- 【請求項1】 (a)映像信号から2次元2次微分信号
を発する過程と、 (b)前記映像信号から水平、垂直、対角線方向の1次
微分信号を発する過程と、 (c)前記1次微分信号のうち何れか1つを選択する過
程と、 (d)前記(c)過程で選択された信号と前記2次元2
次微分信号とを合成する過程と、 (e)前記合成された結果として得られた信号で前記映
像信号の輪郭を補正する過程と、を含む映像信号の輪郭
補正方法。 - 【請求項2】 前記(c)過程は、 (c−1)前記1次微分信号を全て加算する過程と、 (c−2)前記1次微分信号を比較して最大値を有する
1次微分信号を選択する過程と、 (c−3)前記1次微分信号を全て加算して得られた信
号の絶対値と前記1次微分信号の絶対値のうち、最大値
を有する1次微分信号のうちから最小値を有する信号を
選択する過程と、を含むことを特徴とする請求項1に記
載の映像信号の輪郭補正方法。 - 【請求項3】 前記(d)過程は、 合成された信号の利得を調整する過程をさらに備えるこ
とを特徴とする請求項1に記載の映像信号の輪郭補正方
法。 - 【請求項4】 前記(b)過程は、 各方向で何れの画素とそれに隣接する画素間の差分を求
め、これら差分のうち小さな値を微分値とすることを特
徴とする請求項1に記載の映像信号の輪郭補正方法。 - 【請求項5】 映像信号の2次元2次微分信号を発する
2次元2次微分器と、 各々映像信号の水平方向、垂直方向、右側対角線方向、
そして左側対角線方向の1次微分信号を発する1次微分
器と、 前記1次微分器から発せられた1次微分信号のうち何れ
か1つを選択する選択器と、 前記選択器の出力と前記2次元2次微分器の出力とを乗
算する第1乗算器と、 前記映像信号を遅延する遅延器と、 前記遅延器の出力と前記第1乗算器の出力とを加算する
加算器と、を含む映像信号の輪郭補正装置。 - 【請求項6】 前記第1乗算器から出力される信号の利
得を調整する第2乗算器をさらに備えることを特徴とす
る請求項5に記載の映像信号の輪郭補正装置。 - 【請求項7】 前記1次微分器は、各方向で何れの画素
とそれに隣接する画素間の差分を求め、この差分のうち
小さな値を微分値とすることを特徴とする請求項5に記
載の映像信号の輪郭補正装置。 - 【請求項8】 前記選択器は、 前記1次微分信号のうち最大微分信号を選択して出力す
る最大値選択器であることを特徴とする請求項5に記載
の映像信号の輪郭補正装置。 - 【請求項9】 前記選択器は、 前記1次微分信号を加算する加算器と、 前記加算器の出力と前記最大値選択器の出力のうち小さ
な値を選択して出力する最小値選択器をさらに備えるこ
とを特徴とする請求項8に記載の映像信号の輪郭補正装
置。 - 【請求項10】 前記選択器は、 前記加算器と前記最小値選択器との間に介在され、前記
加算器から出力される信号の絶対値を演算して出力する
第1絶対値演算器と、 前記最大値選択器の前端に設けられ、前記1次微分信号
の絶対値を演算して出力する第2絶対値演算器と、をさ
らに備えることを特徴とする請求項9に記載の映像信号
の輪郭補正装置。
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