JP2003526272A - ビデオ画像のシャープさを改善するシステム及び方法 - Google Patents

ビデオ画像のシャープさを改善するシステム及び方法

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JP2003526272A JP2001565133A JP2001565133A JP2003526272A JP 2003526272 A JP2003526272 A JP 2003526272A JP 2001565133 A JP2001565133 A JP 2001565133A JP 2001565133 A JP2001565133 A JP 2001565133A JP 2003526272 A JP2003526272 A JP 2003526272A
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edge
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brightness value
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ハイヤン ヒー
ヨハン ジー ジャンセン
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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
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    • G06T2207/10—Image acquisition modality
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/20—Special algorithmic details
    • G06T2207/20172—Image enhancement details
    • G06T2207/20192—Edge enhancement; Edge preservation

Abstract

(57)【要約】 ビデオ画像におけるエッジをシャープにする装置を開示する。本装置は、１）第１ピクセル及び第２ピクセルは隣接するピクセルであって、この第１エッジと関連する第１ピクセルの第１輝度値及び第１エッジと関連する第２ピクセルの第２輝度値を決定する第１回路と、２）前記第１ピクセルと前記第２ピクセルとの間に置かれ、第１エッジのほぼ中央に置かれる第１サブピクセルの位置を決定する第２回路と、３）第１エッジの第１の側に置かれる第２サブピクセルの輝度値を増大させる第３回路と、４）第１の側とは反対側にある第１エッジの第２の側に置かれる第３サブピクセルに輝度値を減少させる第４回路と、を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオ信号を強める装置及び方法、特にエッジの推移を急勾配にさ
せることでビデオ画像のシャープさを改善する装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
テレビジョン産業は、標準テレビジョン（ＳＤＴＶ）から高精細度テレビジョ
ン（ＨＤＴＶ）へ移行する結果、かなりの変化を受けている。この変化の多くは
、米国の全放送局が全ての番組内容をＨＤＴＶ信号として送信しなければならず
、２００６年までにＳＤＴＶ信号の送信を終了しなければならないというＦＣＣ
の要求によって行なわれている。結果として、高精細度テレビジョンは、ＨＤＴ
Ｖ信号を標準テレビジョンに表示するためのＳＤＴＶ画像に変換するＨＤＴＶ変
換システムとなるので、市場においてますます普及してくる。
【０００３】 ＨＤＴＶへの移行に隠れた原動力の幾つかは、大画面及び鮮明画像の可能性、
幾つかのシステムにおける（映画形式に似た）変化したアスペクト比、並びに視
聴者への送信中のデジタル信号における減少するノイズの受け易さである。スク
リーンが大きくなるので、視聴者は増大する解像度を期待する。しかしながら、
これからの数年間、ＨＤＴＶセットは、放送施設が新しいＨＤＴＶ規格（ＡＴＳ
Ｃ）へ移行させている間、現存するＳＤＴＶ規格（例えばＰＡＬ、ＮＴＮＣ、Ｓ
ＥＣＡＭ）に従うテレビジョン信号を入力及び表示することを可能にしなければ
ならない。その間、ＨＤＴＶセットは、高精細度テレビジョン画像の主観的印象
を作るために増大する解像度でＳＤＴＶ信号を表示することを可能にすることが
強く望まれる。加えて、放送する側からは、現存する標準（ＳＤ）材料を高精細
度（ＨＤ）形式にアップコンバート(up-convert)可能な技術が必要とされる。
【０００４】 残念なことに、テレビジョン受像機でのビデオ信号の解像度は、本来のビデオ
信号（例えばＰＡＬ、ＮＴＮＣ、ＳＥＣＡＭ）の品質又は送信チャンネルの帯域
幅によって制限されている。これにより、良好な知覚的品質のためにＳＤＴＶ信
号の解像度を増大させるために、復調後の受信機におけるビデオ信号をポスト処
理することがますます重要になっている。
【０００５】 ビデオ画像の解像度を改善するポスト処理技術は、ＨＤ信号形式と整合させる
ために本来の信号の帯域幅を拡張することを含んでいる。１つのアプローチは、
ビデオ画像内の対象物、例えば人間、植物、ビルディング、家具などのエッジ又
は境界をシャープにすることである。エッジをシャープにするために、多くのエ
ッジ検出技術が開発されてきた。これら技術は、４つの主要なカテゴリ、勾配演
算子、コンパス演算子、ラプラス演算子、確率的勾配演算子にグループ分けされ
る。ラプラス演算子は、最も正確にエッジを特定する。しかしながら、この演算
子のノイズに対する感度のために、ラプラス演算子は時々多すぎる誤ったエッジ
を検出してしまう。
【０００６】 加えて、例えば背景対象物のようなビデオ画像内の数個の対象物がわざと焦点
に入らない。例えば人の顔のような他の対象物は、円滑な過渡を有する。これら
対象物のエッジは、ソフトエッジ又はスムースエッジと呼ばれている。これら対
象物の自然さを本来の画像内の対象物と同じに保つために、エッジを強調する技
術は、局部的なエッジの特徴に適合可能であることが重要である。
【０００７】 輝度の過渡的な改善（ＬＴＩ）は、エッジの推移を急勾配にすることによりビ
デオ画像をシャープにする従来の技術である。これによって、本来の信号帯域幅
を増大させる。エッジ勾配器(Edge Steeper)を構成する２つの一般的なアプロー
チがある。１つの技術は、エッジの高位側のピクセル値を増大させ、エッジの他
の側のピクセル値を減少させる。これにより、段階的な推移を更に急にさせる。
他の技術は、エッジ近傍のピクセル値とこのエッジからさらに離れたピクセル値
とを置換することである。エッジを急勾配にするとき、ＬＴＩアルゴリズムは、
これらエッジの周りに付加高周波成分を作る。
【０００８】 しかしながら、既存のアルゴリズムに対して２つの主要な欠点が存在する。最
初は、不連続の時間サンプリングのために、エッジの中央は、必ずしもピクセル
格子上にある必要が無い。このエッジの正確な位置に関する不明確さが大きすぎ
る場合、強調した後にジッタ(jitter)が見える。第２に、ソフトエッジの過剰な
強調が不自然な見栄えの画像となる。
【０００９】 これにより、ビデオ画像の解像度を改善するシステム及び方法に対する技術が
必要となる。特に、付加的なアーチファクトを導入することなく、ビデオ画像の
エッジをシャープにする改善されたシステム及び方法の必要性がある。更には、
この改善されたシステムは、エッジの中央をサブピクセルレベルで特定すること
を可能にし、局部的なエッジの特徴に適合可能にすべきである。
【００１０】
【本発明の要約】
上述した従来技術の欠点を説明するために、本発明の主目的は、ビデオ画像内
のエッジをシャープにする装置を供給することである。本発明の有利な実施例に
おいて、前記装置は、 １）第１ピクセル及び第２ピクセルは隣接するピクセルであって、この第１エッ
ジと関連する第１ピクセルの第１輝度値及びこの第１のエッジと関連する第２ピ
クセルの第２輝度値を決定することが可能である第１回路、 ２）第１ピクセルと第２ピクセルとの間に配置され、第１エッジのほぼ中央に置
かれる第１サブピクセルの位置を決定することが可能である第２回路、 ３）第１エッジの中央の第１の側に配置される第２サブピクセルの輝度値を増大
させることが可能な第３回路、及び ４）前記第１の側とは反対側にある第１エッジの中央の第２の側に配置される第
３サブピクセルの輝度値を減少させることが可能な第４回路、 を有する。
【００１１】 本発明の１つの実施例に従い、前記第２回路は、第１ピクセル及び第２ピクセ
ルの輝度の最初の２次導関数を計算することにより第１サブピクセルの位置を決
定する。
【００１２】 本発明の他の実施例に従い、前記第２回路は、第１ピクセルと第２ピクセルと
の間に配置される複数のサブピクセルの位置における複数の中間の２次導関数を
計算することにより、第１サブピクセルの位置を決定する。
【００１３】 本発明の更に他の実施例に従い、前記第２回路は、最初の２次導関数の線形補
完を用いることで、複数のサブピクセルの位置における複数の中間の２次導関数
を計算する。
【００１４】 本発明の更に他の実施例に従い、前記第２回路は、複数の輝度の中間の２次導
関数の対応する１つが最小値を持つサブピクセルの位置の選択された１つを決定
することにより第１サブピクセルの位置を決定する。
【００１５】 本発明の更なる実施例に従い、前記第２回路は、輝度の最初の２次導関数の多
項式補間(polynomial interpolation)を用いて複数のサブピクセルの位置におけ
る、輝度の複数の中間の２次導関数を計算する。
【００１６】 本発明の更に他の実施例に従い、前記装置は更に、第１エッジに近接する付加
エッジの周波数に従う第２サブピクセル及び第３サブピクセルの少なくとも一方
と関連する輝度の値を調節することが可能な利得制御回路を有する。
【００１７】 前述したものは、本発明の特徴及び技術的利点を幾分大まかに略述したもので
あるから、当業者は後述する本発明の詳細な説明をより一層理解されるであろう
。本発明における特許請求の範囲の主体を形成する本発明の付加的な特徴及び利
点が以下に述べられている。当業者は、本発明と同じ目的を実施する他の構成を
改良又は設計する基盤として開示される概念及び特定の実施例を容易に使用して
もよいことを理解すべきである。当業者は、上記同様な構成がそれの放送形態に
おいて本発明の意図及び範囲から逸脱しないことも理解すべきである。
【００１８】 発明の実施の形態の説明を行なう前に、本出願の明細書を通して使用される特
定の単語及びフレーズの規定を述べることが有益である。「含む」及び「有する
」という用語並びにこれら用語の派生語は、制限無く含むという意味であり、「
又は」という用語は、「及び／又は」を意味することを含み、「と関連する」及
び「それと関連する」というフレーズ並びにこれらフレーズの派生語は、「包含
する」、「内包される」、「と相互接続される」、「含む」、「内に含む」、「
に／と接続する」、「に／と結合される」、「に通じる」、「と協力する」、「
差し込む」、「並置する」、「に近接した」、「に／と境界付ける」、「持つ」
、「の性質を持つ」又はそのような語を含むことを意味し、「制御器」という用
語は、少なくとも１つの動作を制御する如何なる装置、システム又はこれらの一
部でもよく、このような装置は、ハードウェア、ファームウェア又はソフトウェ
ア、若しくは少なくとも２つの同じ物のある組合せにおいて実施されてもよい。
如何なる特定の制御器と関連する機能は、局部的又は遠隔的に集中化又は分散化
される。特定の単語又はフレーズに対する定義は、この特許明細書を通して設け
られてあり、通常の当業者は、全てでなければ、多くの場合、上記規定が、上記
規定の単語及びフレーズの事前の使用及び将来的な使用を与えることを理解すべ
きである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明及び本発明の利点のより完全な理解のために、添付する図面と連動して
以下の説明を参照する。ここで同じ番号は、同じ対象物を意味する。
【００２０】 以下に論じる図１乃至図５、並びに本発明の装置及び方法の原理を説明するた
めにこの特許明細書に述べられる様々な実施例は、単なる説明であり、如何なる
方法においても、本発明の範囲を制限するように解釈されるべきではない。当業
者は、本発明の原理がテレビジョン受像機、テレビジョン放送システム、高性能
ビデオ処理回路及び関連するビデオ処理ソフトウェアを含むパーソナルコンピュ
ータ（ＰＣ）並びに同じようなものを制限無く含んでいる適切に配された如何な
るビデオ処理システムにおいても実施されることを理解するだろう。以下に続く
説明において、本発明に係るビデオ画像シャープ化装置は、単に説明を目的とす
るだけのテレビジョンセットにおいて実施される。
【００２１】 図１は、テレビジョンセット１００のブロック図である。これは、本発明の原
理に従うビデオ画像のシャープさを改善する装置を含んでいる。このテレビジョ
ンセット１００は、アンテナ１０５、テレビジョン受像機１１０及び表示ユニッ
ト１１５を有する。アンテナ１０５は、テレビジョン受像機１１０によって処理
される入力ＲＦ(radio frequency)テレビジョン信号を受信する。表示ユニット
１１５は、例えば、陰極線管型、フラットパネルディスプレイ型、又はビデオ画
像を表示する如何なる他の型式の装置でもよい。
【００２２】 テレビジョン受像機１１０は、チューナ１２０、ＩＦ(intermediate frequenc
y)処理器１２５、任意のＭＰＥＧデコーダ１３０及びポスト処理回路１４０を有
する。（破線で示される）ＭＰＥＧデコーダ１３０は、テレビジョン受像機１１
０がＭＰＥＧデコーダを含まないアナログテレビジョン受像機でもよいので、本
実施例においては任意としてある。このような実施例において、ＩＦ処理器１２
５の出力は、ポスト処理回路１４０によって直接用いられる。チューナ１２０は
、ＩＦ信号を生成するために、入力ＲＦ信号をダウンコンバート(down-convert)
する。チューナ１２０のＩＦ出力は、例えば伝送ストリームであるベースバンド
信号を生成するために、ＩＦ処理器１２５により更にダウンコンバートされる。
ＭＰＥＧデコーダ１３０は、前記伝送ストリームから少なくとも１つの基本スト
リーム、例えばＭＰＥＧ符号化されたデータストリームを抽出するデマルチプレ
クサ(demultiplexer)回路を有する。ＭＰＥＧデコーダ１３０は、この符号化さ
れたＭＰＥＧデータストリームを変換し、表示ユニット１１５によって表示する
ことが可能な標準ビデオ信号を生成する。しかしながら、ＭＰＥＧデコーダ１３
０によって生成されるビデオ信号の品質を更に改善するために、ＭＰＥＧデコー
ダ１３０の出力は、追加の処理を行なうポスト処理回路１４０に転送される。こ
のポスト処理回路１４０の出力部における改善されたビデオ信号は、次に表示ユ
ニット１１５に送信される。
【００２３】 ポスト処理回路１４０は、幾つかの異なる型式のビデオ信号処理を実行するこ
とが可能である。ポスト処理回路１４０により実行される例示的なビデオ信号処
理機能は、ノイズ減衰アルゴリズム、色補正、倍率変更、走査比変換、適応的特
徴強調、及び他の適応的対象物に基づくアルゴリズムを含む。有利な実施例にお
いて、ポスト処理回路１４０は更に、本発明の原理に従うノイズレベル適応的シ
ャープさ強調を実行することが可能な画像シャープ化回路を有する。
【００２４】 本発明は、高性能ビデオ処理回路及び関連するビデオ処理ソフトウェアを含む
パーソナルコンピュータを有する適切に配された如何なるビデオ処理システムに
おいても実施されることが上述されている。この場合、本発明は、ＰＣのハード
ディスクドライブ又は例えばＣＤ−ＲＯＭディスク、ＤＶＤディスク、３．５イ
ンチフロッピー（Ｒ）ディスク等の取外し可能な記憶媒体１４５に記憶されるコ
ンピュータ実施可能命令及びデータとして実施される。本発明の他の有利な実施
例において、取外し可能な記憶媒体１４５は、テレビジョン受像機１００に取り
付けられた又は組み込まれたディスクドライブに挿入されてもよい。このような
実施例において、ポスト処理回路１４０は、コンピュータ実行可能命令をダウン
ロードして、例えばＲＡＭのような内部メモリに記憶することが可能である。
【００２５】 ポスト処理回路１４０は、本発明の原理に従うＬＴＩ(Luminance Transient I
mprovement)アルゴリズムを実施することによりエッジの推移を強調（又は急勾
配に）する。上述したように、２つの基本的な技術、１）エッジの中央の一方の
側のピクセル値を増大又は減少する技術、及び２）前記エッジの中央に近いピク
セルと当該エッジから離れているピクセルとを交換する技術は、ビデオ画像にお
けるエッジを急勾配にするのに使用される。図２は、ＬＴＩアルゴリズムの原理
を説明している。図２は、破線で示される本来のピクセル強度曲線２０５及び実
線で示される強調（又は急勾配に）されたピクセル強度曲線２１０を描写する。
エッジの中央は、垂直な破線で示される中央線２１５により示される。
【００２６】 ビデオ画像におけるエッジを急勾配にする、すなわちエッジの中央の一方のピ
クセル値を増大又は減少させる第１の技術は、図２の上向き矢印及び下向きの矢
印により示されている。中央線２１５の左側において、下向きの矢印は、本来の
ピクセル強度曲線２０５における中央線２１５の左側に置かれたピクセル値が強
調されたピクセル強度曲線２１０を生成するために減少されることを示している
。中央線２１５の右側において、上向きの矢印は、本来のピクセル強度曲線２０
５における中央線２１５の右側に置かれたピクセル値が強調されたピクセル強度
曲線２１０を生成するために増大されることを示している。
【００２７】 ビデオ画像におけるエッジを急勾配にする、すなわちエッジの中央に近いピク
セルとエッジの中央から離れたピクセルとを交換する第２の技術は、図２の右向
き及び左向きの矢印により示されている。中央線２１５の左側において、右向き
の矢印は、本来のピクセル強度曲線２０５における中央線２１５の左側に置かれ
たピクセル値が強調されたピクセル強度曲線２１０を生成するために中央線２１
５に向かい右側にシフトされることを示している。中央線２１５の右側において
、左向きの矢印は、本来のピクセル強度曲線２０５における中央線２１５の右側
に置かれたピクセル値が強調されたピクセル強度曲線２１０を生成するために中
央線２１５に向かい左側にシフトされることを示している。
【００２８】 既存のアルゴリズムに関し２つの欠点が存在する。１つめは、不連続の時間サ
ンプリングのため、エッジの中央が必ずしもピクセル格子に無いことである。正
確な位置に関する不確定さが大きすぎる場合、強調後にジッタ(jitter)が見えて
しまう。２つめは、ソフトエッジの過剰な強調が“不自然な”画像となってしま
うことである。
【００２９】 本発明の原理に従って、ポスト処理回路１４０により実施されるＬＴＩアルゴ
リズムは、エッジの位置に関する不確定さによって生じるジッタの問題をサブピ
クセルの精度でエッジの中央を位置決めすることによって解決する。ポスト処理
回路１４０は、事前にソフトエッジを検出することにより第２の問題を解決し、
エッジの周波数に基づく利得因子を適応的に制御する。
【００３０】 ピクセルレベルの精度では、高品質なビデオを製造するのには不十分である。
本発明のＬＴＩアルゴリズムは、ピクセルレベルで検出されたエッジである２つ
の隣接するピクセル間に二次導関数を線形に補間することによって、サブピクセ
ルの精度でエッジの中央を配置する。最小の絶対値を持つサブピクセルは、エッ
ジの中央と見なされる。図３は、本発明の１つの実施例に従いポスト処理回路１
４０により実行されるサブピクセルレベルのエッジ中央検出アルゴリズムを説明
する。本発明の例示的な実施例において、ポスト処理回路１４０は、１／８ピク
セルをサブピクセルの大きさとして使用する。
【００３１】 Ｌ(x)をピクセルｘにおける輝度値とする。ＬＴＩアルゴリズムは以下のよう
に説明される。
【００３２】 １．第１に、ポスト処理回路１４０は、２つの隣接するピクセルのローパスの
二次導関数を計算する。 Ｄ(x)＝−Ｌ(x-n)＋２＊Ｌ(x)−Ｌ(x+n) Ｄ(x-1)＝−Ｌ(x-(n+1))＋２＊Ｌ(x-1)−Ｌ(x+(n-1)) ローパスの二次導関数フィルタの周波数特性は、ｎの値により制御される。最良
の成果にするために、ｎは局部的に適応すべきである。
【００３３】 ２．第２に、ポスト処理回路１４０は、線形補間によって、サブピクセルに関
するローパスの二次導関数を計算する。 Ｄ(x-1+n/N)＝（１−ｎ／Ｎ）＊Ｄ(x-1)＋ｎ／Ｎ＊Ｄ(x) 本実施例においてＮ＝８（すなわち、サブピクセルは、１／８ピクセル）
【００３４】 ３．次に、ポスト処理回路１４０は、サブピクセルの位置Ｍを検索することに
よってエッジの中央を位置決めし、Ｍは、最小の絶対値を持つ二次導関数を有す
る。 Ｄ(x-1+m/M)＝ｍｉｎ{Ｄ(x-1+n/N)，ｎ＝０，・・・，Ｎ} 図３の実施例においてＭ＝５である。本発明の他の実施例において、ポスト処理
回路１４０は、多項式に基づく補間を用いて、サブピクセルの位置に関する二次
導関数を計算する。結果生じる品質は、上述した線形補間とほぼ同じである。し
かしながら、ポスト処理回路１４０における回路の複雑さは、飛躍的に増大する
。
【００３５】 ＬＴＩの改善のための全ての候補エッジは、本来ほぼ同じシャープさを有する
と仮定する。これらは実際にはシャープなエッジである。これらシャープなエッ
ジは、制限される送信帯域幅、拡大又は他の理由によりぼやけてしまう。これら
エッジの周波数は、ビデオ信号の三次導関数と一次導関数との比によって示され
る。
【００３６】 本来のエッジの周波数及び所望される高周波数が一旦決定されると、ポスト処
理回路１４０は、ピクセルのシフト量を計算する。図４は、本発明の１つの実施
例に従う例示的なポスト処理回路１４０により実行されるＬＴＩの動作を説明す
る。この実施例において、本来の高周波数及び所望される高周波数は、それぞれ
１／８SAMPLE及び１／４SAMPLEである。これにより、ポスト処理回路１４０は、
本来エッジの中央から２ピクセル離れているピクセルをエッジの中央へ１ピクセ
ルシフトする。１／２SAMPLEを所望する場合、ポスト処理回路１４０は、本来の
ピクセルを１．５ピクセルだけエッジの中央にシフトする。
【００３７】 サブピクセルでエッジの中央を検出した後、サブピクセルレベルＬＴＩに対し
、３つのステップが存在する。
【００３８】 １．線形補間フィルタを用いることで、シフトされたサンプル格子の信号値を
計算するステップ。
【００３９】 ２．エッジの中央の各側のピクセルを前記シフトされたサンプル格子上のエッ
ジの中央にシフトするステップ。
【００４０】 ３．前記線形補間フィルタを用いることで、本来のサンプル格子のエッジ補正
された信号値を計算するステップ。
【００４１】 前記エッジの中央が前記ピクセルの位置と一致することはありそうもないので
、前記シフト処理に必要とされる隣接するピクセルは、固定のピクセルのグリッ
ドからも生じない。これにより、本発明の実施例において、ポスト処理回路１４
０は、サブピクセルの位置のビデオ信号の線形補間を行なう６つのタップの多相
フィルタを有する。しかしながら、補間フィルタは、６つのタップの多相フィル
タを用いることに制限されない。他の実施例において、本発明は、４つのタップ
の多相フィルタ又は他を用いて実施されてもよい。
【００４２】 幾つかのＬＴＩアルゴリズムにおいて、ピクセルの本来の値は維持される。し
かしながら、本発明の有利な実施例に従って、ポスト処理回路１４０は、追加の
フィルタを与えることで新しいピクセル値の値を計算する。これの１つの利点は
、ポスト処理回路１４０がこのフィルタと追加のピーク (additional peaking)
と組み合わせることが可能なことである。エッジの中央がピクセル格子上に無い
場合、本発明に従うＬＴＩアルゴリズムの最終ステップは、本来のピクセル格子
上のピクセル値を計算することである。もう一度、これが６つのタップの多相フ
ィルタを用いて行なわれるが、この種のフィルタに制限されない。
【００４３】 本発明の有利な実施例において、利得制御ユニットは、画像のアーチファクト
を防止するために、図６に示されるアルゴリズムを実施する。ＬＩＴアーチファ
クトの１つの型式は、オーバーザヒル(over-the-hill)問題によって引き起こさ
れる。それは他のエッジのピクセルがシフトされるときに起こる。本発明の有利
な実施例において、ポスト処理回路１４０は、近傍にある隣接するピクセルに他
のエッジが存在するとき、ピクセルのシフトに関する利得を制御することにより
このオーバーザヒル問題を解消する。従って、ポスト処理回路１４０は、隣接す
るピクセルの距離が３ピクセルであるとき、部分的なエッジの強調が実行され、
この距離が３ピクセルより小さいときは、エッジの強調は行なわれず、この距離
が３ピクセルよりも大きいときは、全てのエッジの強調が行なわれる。
【００４４】 様々な型式のエッジにおける品質性能を増大させるために、ポスト処理回路１
４０は、エッジ周波数に関し２つのしきい値を使用する。検出されたエッジは、
ソフトエッジ、セミソフトエッジ及びエッジという３つのグループに分類される
。セミソフトエッジに対しては、ポスト処理回路１４０は部分的なＬＴＩアルゴ
リズムを実行する。ソフトエッジを特定するしきい値は固定されている。セミソ
フトエッジを特定するしきい値は、入力されるビデオの内容から固定又は計算さ
れるように設けられる。しかしながら、検出するエッジのこの分類は、３つの組
だけに制限されることはない。分類する数は、処理の複雑さ及び期待される品質
により決定される。
【００４５】 上述の３つのステップは、サブピクセルＬＴＩの基本原理を示している。しか
しながら、多くの民生品において、全てのエッジに対しこれらステップを行なう
のは複雑すぎる。有利な実施例において、本発明は、ＬＴＩによる更新の量を計
算するために、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）を使用して実施される。ＬＵＴ
は、位置変化ＦＩＲ係数のグループを記憶する。ＦＩＲ係数のグループは、検出
されたサブピクセルの位置に従って選択される。
【００４６】 図５は、本発明の実施例に従うポスト処理回路１４０の選択された部分のブロ
ック図である。ポスト処理回路１４０は、サブピクセルのエッジ中央検出器５０
５、ルックアップテーブル５１０、利得制御器５１５、位置変化ＦＩＲ(finite
impulse response)フィルタ５２０及び加算器５２５を有する。サブピクセルの
エッジ中央検出器５０５は、エッジの位置をピクセルレベルで特定する先行する
段から本来のビデオ入力信号及びエッジ情報を入力する。サブピクセルのエッジ
中央検出器５０５は、図３における上述のアルゴリズムに従って、前記エッジの
中央の位置をサブピクセルレベルで特定する。ＬＵＴ５１０は、このエッジの中
央の位置を特定するサブピクセルの索引情報を入力し、検出されるサブピクセル
の位置に従い、ＬＵＴ５１０に記憶される位置変化ＦＩＲ係数の選択された１つ
を出力する。
【００４７】 利得制御器５１５もまたエッジの位置をピクセルレベルで特定するエッジ情報
を入力し、図６に記載されたアルゴリズムに従って利得因子を生成する。位置変
化ＦＩＲフィルタ５２０は、本来のビデオ入力信号、ＬＵＴ５１０により生成さ
れたＦＩＲ係数、及び利得制御器５１５により生成された利得因子を入力し、こ
れらから、検出されたエッジをサブピクセルレベルでシャープにする補正信号を
生成する。加算器５２５は、本来のビデオ入力信号及び位置変化ＦＩＲフィルタ
５２０からの補正信号を入力し、エッジがシャープになった最終的なビデオ出力
信号を生成する。
【００４８】 図６は、本発明の１つの実施例に従う例示的な利得制御器５１５の動作を説明
する流れ図である。利得制御器５１５は、処理されている選択ピクセル[ｘ]がエ
ッジ上にあるかを特定するエッジ情報を入力する。ピクセル[ｘ]がエッジピクセ
ルでない場合、利得制御器５１５は、利得因子を零にするので、位置変化ＦＩＲ
フィルタ５２０による補正信号は与えられない（処理ステップ６０５及び６１０
）。ピクセル[ｘ]がエッジピクセルである場合、利得制御器５１５は、２つの先
行するピクセル又は２つの後続するピクセル（すなわち、[ｘ−２]、[ｘ−１]、
[ｘ＋１]及び[ｘ＋２]）にエッジピクセルが存在するかを決定する。[ｘ−２]、
[ｘ−１]、[ｘ＋１]又は[ｘ＋２]にエッジピクセルが存在する場合、利得制御器
５１５は、利得因子を零にするので、位置変化ＦＩＲフィルタ５２０による補正
信号は与えられない（処理ステップ６１５及び６１０）。
【００４９】 [ｘ−２]、[ｘ−１]、[ｘ＋１]又は[ｘ＋２]にエッジピクセルが存在しない場
合、利得制御器５１５は、ピクセル[ｘ−３]又は[ｘ＋３]にエッジピクセルが存
在するかを決定する。[ｘ−３]又は[ｘ＋３]にエッジピクセルが存在する場合、
利得制御器５１５は、利得因子Ｋを０から１の間のある値（すなわち、０＜Ｋ＜
１）にする（処理ステップ６２０及び６２５）。[ｘ−３]又は[ｘ＋３]のどちら
にもエッジピクセルが存在しない場合、利得制御器５１５は、エッジ周波数があ
る既定のしきい値よりも高いかを決定する。このエッジ周波数がある既定のしき
い値よりも高くない場合、利得制御器５１５は、再び利得因子Ｋを０から１の間
のある値（すなわち０＜Ｋ＜１）にする（処理ステップ６３０及び６２５）。こ
のエッジ周波数がある既定のしきい値よりも高い場合、利得制御器５１５は、再
び利得因子Ｋを１に等しく（すなわちＫ＝１）する（処理ステップ６３０及び６
３５）。
【００５０】 図７は、流れ図７００を描写する。これは、本発明の１つの実施例に従う図４
におけるポスト処理回路１４０の選択された部分の全体の動作を説明している。
ポスト処理回路１４０は、本来の入力ビデオ信号及びエッジの位置をピクセルレ
ベルで特定するエッジ情報を入力する（処理ステップ７０５）。ピクセルレベル
でのエッジの位置は、多くの従来のアルゴリズムの何れか１つにより決定される
。次に、ポスト処理回路１４０は、エッジの中央の周囲のサブピクセル値を与え
る利得因子を計算する（処理ステップ７１０）。次に、ポスト処理回路１４０は
、エッジピクセルの二次導関数を計算し、この二次導関数をサブピクセルレベル
で決定するために線形補間を使用する。このサブピクセルレベルの情報は、ＦＩ
Ｒフィルタ係数を選択するのに用いられる（処理ステップ７１５）。最後に、ポ
スト処理回路１４０は、本来の入力信号の輝度値を調節するために、ＦＩＲ係数
及び利得制御信号を使用し、これにより、シャープなエッジを持つ強調された出
力信号を生成する（処理ステップ７２０）。
【００５１】 本発明が詳細に述べられたとしても、当業者には、それの最も一般的な形態に
おける本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な変形、置き換え、及
び代替を行なうことが可能であること理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の原理に従うビデオ画像のシャープさを改善する装置を含
むテレビジョンセットのブロック図である。
【図２】 本発明の１つの実施例に従う輝度推移改善（ＬＴＩ）アルゴリズ
ムの原理を説明する。
【図３】 本発明の１つの実施例に従う例示的なポスト処理回路により実行
されるサブピクセルレベルエッジ中央検出動作を説明する。
【図４】 本発明の１つの実施例に従う例示的なポスト処理回路により実行
されるＬＴＩ動作を説明する。
【図５】 本発明の１つの実施例に従うポスト処理回路の選択された部分の
ブロックである。
【図６】 本発明の１つの実施例に従う図５における例示的な利得制御器の
動作を説明する流れ図である。
【図７】 本発明の１つの実施例に従うポスト処理回路の選択された部分の
動作を説明する流れ図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＣＮ，Ｊ Ｐ，ＫＲ (72)発明者 ジャンセン ヨハン ジー オランダ国 5656 アーアー アインドー フェン プロフ ホルストラーン ６ Ｆターム(参考） 5B057 AA20 CA01 CA08 CA12 CA16 CB01 CB08 CB12 CB16 CC01 CE03 5C021 PA17 PA56 PA75 XB02 XB03 XB07 ZA11 5C077 LL08 LL09 MP01 PP03 PP20 PP47 PP68 PQ08 PQ12 PQ20 RR19

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ビデオ画像における第１エッジをシャープにする装置におい
    て、 第１ピクセル及び第２ピクセルは隣接するピクセルであって、前記第１エッジ
    と関連する第１ピクセルの第１輝度値及び前記第１エッジと関連する第２ピクセ
    ルの第２輝度値を決定することが可能である第１回路と、 前記第１ピクセルと前記第２ピクセルとの間に置かれ、前記第１エッジのほぼ
    中央に置かれる第１サブピクセルの位置を決定することが可能である第２回路と
    、 前記第１エッジの中央の第１の側に置かれる第２サブピクセルの輝度値を増大
    させることが可能である第３回路と、 前記第１の側とは反対側にある前記第１エッジの中央の第２の側に置かれる第
    ３サブピクセルの輝度値を減少させることが可能である第４回路と、 を有する装置。
  2. 【請求項２】 前記第２回路は、前記第１ピクセル及び前記第２ピクセルの
    輝度の最初の２次導関数を計算することにより前記第１サブピクセルの前記位置
    を決定する請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記第２回路は、前記第１ピクセルと前記第２ピクセルとの
    間に置かれる複数のサブピクセルの位置の輝度の複数の中間の２次導関数を計算
    することにより前記第１サブピクセルの前記位置を決定する請求項２に記載の装
    置。
  4. 【請求項４】 前記第２回路は、前記最初の２次導関数の線形補間を用いる
    ことで、前記複数のサブピクセルの位置の前記輝度の複数の中間の２次導関数を
    計算する請求項３に記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記第２回路は、前記輝度の複数の中間の２次導関数の対応
    する１つが最小値を持つ前記サブピクセルの位置の選択された１つを決定するこ
    とにより前記第１サブピクセルの前記位置を決定する請求項４に記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記第２回路は、前記輝度の最初の２次導関数の多項式補間
    を使用することにより前記複数のサブピクセルの位置の前記輝度の複数の中間の
    ２次導関数を計算する請求項３に記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記第２回路は、前記輝度の複数の中間の２次導関数の対応
    する１つが最小値を持つ前記サブピクセルの位置の選択された１つを決定するこ
    とにより前記第１サブピクセルの前記位置を決定する請求項６に記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記装置は更に、前記第２ピクセル及び前記第１エッジに近
    接する付加エッジの周波数に従う前記第３サブピクセルの少なくとも１つと関連
    する輝度値を調節することが可能な利得制御回路を有する請求項１に記載の装置
    。
  9. 【請求項９】 入力ＲＦテレビジョン信号を受信し、ビデオ表示装置に複数
    のピクセルとして表示されることが可能なベースバンドビデオ信号を当該入力Ｒ
    Ｆテレビジョン信号から生成することが可能な復調回路、及び 前記復調回路の出力部に結合され、前記ベースバンドビデオ信号を当該復調回
    路から入力され、前記複数のピクセルにより形成されるビデオ画像の第１エッジ
    をシャープにすることが可能なポスト処理回路を有するテレビジョン受像機であ
    って、前記ポスト処理回路は、 前記第１ピクセル及び前記第２ピクセルは隣接するピクセルであって、前記第
    １エッジと関連する第１ピクセルの第１輝度値及び前記第１エッジと関連する第
    ２ピクセルの第２輝度値を決定することが可能である第１回路と、 前記第１ピクセルと前記第２ピクセルとの間に置かれ、前記第１エッジのほぼ
    中央に置かれる第１サブピクセルの位置を決定することが可能である第２回路と
    、 前記第１エッジの中央の第１の側に置かれる第２サブピクセルの輝度値を増大
    させることが可能である第３回路と、 前記第１の側とは反対側にある前記第１エッジの中央の第２の側に置かれる第
    ３サブピクセルの輝度値を減少させることが可能である第４回路と を有するテレビジョン受像機。
  10. 【請求項１０】 前記第２回路は、前記第１ピクセル及び前記第２ピクセル
    の輝度の最初の２次導関数を計算することにより前記第１サブピクセルの前記位
    置を決定する請求項９に記載のテレビジョン受像機。
  11. 【請求項１１】 前記第２回路は、前記第１ピクセルと前記第２ピクセルと
    の間に置かれる複数のサブピクセルの位置の輝度の複数の中間の２次導関数を計
    算することにより前記第１サブピクセルの前記位置を決定する請求項１０に記載
    のテレビジョン受像機。
  12. 【請求項１２】 前記装置は更に、前記第２サブピクセル及び前記第１エッ
    ジに近接する付加エッジの周波数に従う第３サブピクセルの少なくとも一方と関
    連する輝度値を調節することが可能な利得制御回路を有する請求項９に記載のテ
    レビジョン受像機。
  13. 【請求項１３】 第１ピクセル及び第２ピクセルは隣接するピクセルであっ
    て、第１エッジと関連する第１ピクセルの第１輝度値及び前記第１エッジと関連
    する第２ピクセルの第２輝度値を決定するステップと、 前記第１ピクセルと前記第２ピクセルとの間に置かれ、前記第１エッジのほぼ
    中央に置かれる第１サブピクセルの位置を決定するステップと、 前記第１エッジの中央の第１の側に置かれる第２サブピクセルの輝度値を増大
    させるステップと、 前記第１の側とは反対側にある前記第１エッジの中央の第２の側に置かれる第
    ３サブピクセルの輝度値を減少させるステップと、 を有するビデオ画像の第１エッジをシャープにする方法。
  14. 【請求項１４】 コンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記憶され、ビデ
    オ画像のエッジをシャープにすることが可能であるコンピュータ実施可能命令に
    おいて、 第１ピクセル及び第２ピクセルは隣接するピクセルであって、前記第１エッジ
    と関連する第１ピクセルの第１輝度値及び前記第１エッジと関連する第２ピクセ
    ルの第２輝度値を決定するステップと、 前記第１ピクセルと前記第２ピクセルとの間に置かれ、前記第１エッジのほぼ
    中央に置かれる第１サブピクセルの位置を決定するステップと、 前記第１エッジの中央の第１の側に置かれる第２サブピクセルの輝度値を増大
    させるステップと、 前記第１の側とは反対側にある前記第１エッジの中央の第２の側に置かれる第
    ３サブピクセルの輝度値を減少させるステップと、 を有するコンピュータ実施可能命令。
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