JP2004343645A - 輪郭補正装置および輪郭補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鮮明でかつ滑らかな映像を得ることができる輪郭補正装置および輪郭補正方法を提供する。
【解決手段】入力端子１０１に輝度信号ＹＳ１が入力され、第１の高域信号抽出回路１１０、第２の高域信号抽出回路１２０および加算回路２０３に与えられる。第１の高域信号抽出回路１１０は、輝度信号ＹＳ１の高域成分Ｈ１を抽出する。第２の高域信号抽出回路１２０は輝度信号ＹＳ１の高域成分Ｈ２を抽出する。高域成分Ｈ２には、第１の高域信号抽出回路１１０により抽出される高域成分Ｈ１より低い成分が含まれる。高域成分Ｈ１に基づいて第１の輪郭補正信号ＡＭ１が生成され、高域成分Ｈ２に基づいて第２の輪郭補正信号ＡＭ２が生成され、第１および第２の輪郭補正信号ＡＭ１，ＡＭ２に基づいて第３の輪郭補正信号ＡＭ３が生成される。第３の輪郭補正信号ＡＭ３が輝度信号ＹＳ１に加算回路２０３により加算される。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像の輪郭を補正する輪郭補正装置および輪郭補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、テレビジョン受像機等の映像表示装置には、より鮮明な映像を得るために映像の輪郭を強調する輪郭補正装置が用いられている。
【０００３】
このような輪郭補正装置においては、例えば、映像信号の高域成分が抽出される。抽出された映像信号の高域成分は、所定の利得で増幅されるとともに、輪郭強調成分として元の映像信号に加算される。これにより、輪郭における映像信号の変化が急峻となる（以下、このような処理を輪郭強調処理と呼ぶ）。その結果、輪郭の強調された映像が得られる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２１９８０４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような輪郭強調処理を行うことにより画質の劣化を招く場合がある。例えば、輪郭強調処理において抽出された高域成分に大きな振幅の高域成分と小さな振幅の高域成分が混在する場合がある。このような場合、小さな利得でこれらの高域成分を増幅すると、小さな振幅の高域成分による輪郭強調成分が小さくなるため、輪郭の強調が不十分となる。一方、大きな利得でこれらの高域成分を増幅すると、大きな高域成分による輪郭強調成分の幅が大きくなる。その結果、輪郭の幅が広がることによる画質の劣化が生じる。このような画質の劣化は、特に、繊細な映像および輝度の差が大きい輪郭を含む映像等で著しく発生する。
【０００６】
輪郭強調処理による画質の劣化を低減するための輪郭強調回路が提案されている（特許文献１参照）。
【０００７】
この輪郭強調回路においては、映像信号が係数可変フィルタに入力され、利得制御信号に基づいて通過帯域が制限される。利得制御信号が大きくなると、通過帯域幅が狭くされる。それにより、輪郭強調成分の幅が小さくされる。その結果、繊細な映像に対しても画質を劣化させることなく輪郭強調の効果を得ることができる。
【０００８】
しかしながら、このような輪郭強調成分の幅を強制的に小さくする方法によれば、鮮明な画質を得ることができるものの滑らかな画質を得ることができない。
【０００９】
本発明の目的は、鮮明でかつ滑らかな映像を得ることができる輪郭補正装置および輪郭補正方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る輪郭補正装置は、入力される映像信号に基づく映像の輪郭を補正する輪郭補正装置であって、映像信号から第１の高域成分を抽出し、抽出した第１の高域成分に基づいて第１の補正信号を生成する第１の補正信号生成手段と、映像信号から第１の高域成分よりも低い周波数成分を含む第２の高域成分を抽出し、抽出した第２の高域成分に基づいて第２の補正信号を生成する第２の補正信号生成手段と、第１の補正信号生成手段により生成された第１の補正信号と第２の補正信号生成手段により生成された第２の補正信号との演算により輪郭補正信号を生成する演算手段と、演算手段により生成された輪郭補正信号に基づいて映像信号を補正する補正手段とを備えるものである。
【００１１】
第１の発明に係る輪郭補正装置においては、第１の補正信号生成手段により映像信号から第１の高域成分が抽出され、抽出された第１の高域成分に基づいて第１の補正信号が生成される。また、第２の補正信号生成手段により映像信号から第１の高域成分よりも低い周波数成分を含む第２の高域成分が抽出され、抽出された第２の高域成分に基づいて第２の補正信号が生成される。さらに、演算手段により生成された第１の補正信号と第２の補正信号との演算により輪郭補正信号が生成され、補正手段により生成された輪郭補正信号に基づいて映像信号が補正される。
【００１２】
この場合、第２の補正信号が第１の高域成分よりも低い周波数成分を含むので、第１の補正信号に基づいて輪郭を十分に強調するとともに、第２の補正信号に基づいて輪郭から輪郭以外の領域への移行領域において輝度を滑らかに変化させることが可能となる。したがって、鮮明でかつ滑らかな映像が実現される。
【００１３】
第２の補正信号生成手段は、映像信号から第２の高域成分を抽出する高域成分抽出回路と、高域成分抽出回路により抽出された第２の高域成分を波形整形することにより第２の補正信号を生成する整形手段とを含んでもよい。
【００１４】
この場合、映像信号から第２の高域成分が抽出され、抽出された第２の高域成分が波形整形されることにより第２の補正信号が生成される。
【００１５】
高域成分抽出回路は、映像信号の所定の低域成分を通過させるローパスフィルタと、映像信号とローパスフィルタの出力信号との減算により第２の高域成分を生成する減算回路とを含んでもよい。
【００１６】
この場合、ローパスフィルタから映像信号の所定の低域成分が出力され、映像信号から低域成分が減算されることにより、第２の高域成分が生成される。それにより、第２の高域成分が指数関数的に変化する。その結果、第２の補正信号に基づいて輪郭から輪郭以外の領域への移行領域において輝度を滑らかに変化させることが可能となる。
【００１７】
輪郭補正信号は、中央部とその両側の周辺部とを含み、中央部で周辺部よりも大きな振幅を有し、周辺部で指数関数的に変化する振幅を有してもよい。
【００１８】
この場合、輪郭補正信号が中央部で周辺部よりも大きな振幅を有するので、映像の輪郭の中央部を十分に強調することができる。また、輪郭補正信号が周辺部で指数関数的に変化する振幅を有するので、映像の輪郭以外の領域から輪郭の中央部へ指数関数的に輝度が変化する。それにより、輪郭を十分に強調するとともに滑らかな画質を実現することができる。
【００１９】
利得を示す利得制御信号を受け、第２の補正信号生成手段により生成される第２の補正信号を利得制御信号により示される利得で増幅する増幅手段をさらに備え、演算手段は、第１の補正信号生成手段により生成される第１の補正信号と増幅手段により増幅された第２の補正信号との演算により輪郭補正信号を生成してもよい。
【００２０】
この場合、輪郭補正信号が利得制御信号により示される利得で増幅され、増幅された輪郭補正信号に基づいて映像信号が補正される。したがって、利得制御信号により輪郭の強調程度を制御することができる。
【００２１】
フレームごとの平均輝度レベルに基づいて前記利得制御信号を生成する利得補正信号生成手段をさらに備えてもよい。
【００２２】
この場合、フレームごとの平均輝度レベルに基づいて利得制御信号が生成されるので、映像の明るさに基づいて輪郭の強調程度が補正される。それにより、映像の明るさに応じた適切な輪郭強調が可能となる。
【００２３】
入力される映像信号に基づいて利得制御信号を生成する利得補正信号生成手段をさらに備えてもよい。
【００２４】
この場合、映像信号に基づいて利得制御信号が生成されることにより、映像信号に基づいて輪郭の強調程度が補正される。それにより、輪郭の輝度に応じた適切な輪郭強調が可能となる。
【００２５】
また、他の非線形処理により輪郭の強調程度が不適切に変化することを防止することができる。
【００２６】
第２の発明に係る輪郭補正方法は、入力される映像信号に基づく映像の輪郭を補正する輪郭補正方法であって、映像信号から第１の高域成分を抽出し、抽出した第１の高域成分に基づいて第１の補正信号を生成するステップと、映像信号から第１の高域成分よりも低い周波数成分を含む第２の高域成分を抽出し、抽出した第２の高域成分に基づいて第２の補正信号を生成するステップと、第１の補正信号と第２の補正信号との演算により輪郭補正信号を生成するステップと、輪郭補正信号に基づいて映像信号を補正するステップとを備えたものである。
【００２７】
第２の発明に係る輪郭補正方法によれば、映像信号から第１の高域成分が抽出され、抽出された第１の高域成分に基づいて第１の補正信号が生成される。また、映像信号から第１の高域成分よりも低い周波数成分を含む第２の高域成分が抽出され、抽出された第２の高域成分に基づいて第２の補正信号が生成される。さらに、生成された第１の補正信号と第２の補正信号との演算により輪郭補正信号が生成され、輪郭補正信号に基づいて映像信号が補正される。
【００２８】
この場合、第２の補正信号が第１の高域成分よりも低い周波数成分を含むので、第１の補正信号に基づいて輪郭を十分に強調するとともに、第２の補正信号に基づいて輪郭から輪郭以外の領域への移行領域において輝度を滑らかに変化させることが可能となる。したがって、鮮明でかつ滑らかな映像が実現される。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図１および図２は、本発明の基本思想を説明するための説明図である。
【００３０】
画面ＳＣ上に黒色、灰色および白色が表示される映像を想定する。画面ＳＣの左側上部に黒色領域が設定され、画面ＳＣの左側下部に灰色領域が設定され、画面ＳＣの右側に白色領域が設定されている。
【００３１】
図１（ａ）に、輝度信号に基づいて画面ＳＣに表示される映像の例が示されている。また、図２（ａ）に、図１（ａ）の実線Ｙ０上の灰色領域の輪郭に対応する輝度信号の変化が示されている。図２（ａ）においては、灰色領域の輪郭の中央が矢印ＥＧで示される一点鎖線により表されている。図２（ａ）に示すように、灰色領域と白色領域との境界では輝度信号のレベルが変化する。
【００３２】
ここで、輝度信号の高域成分を大きい利得で増幅することにより得られる成分を輪郭強調成分として用いた場合の映像の例が図１（ｂ）に示されている。また、図２（ｂ）に、図１（ｂ）の実線Ｙ１上の灰色領域の輪郭に対応する輝度信号の変化が示されている。
【００３３】
図２（ｂ）に示すように、輝度信号の高域成分を大きい利得で増幅することにより得られた輪郭強調成分を用いた場合、輪郭での輝度の変化が大きくなるとともに、輪郭強調成分の幅（矢印ＯＢ１の範囲）が広がり画質の劣化が生じる。この現象は、黒色領域の輪郭にも生じる。その結果、図１（ｂ）に示すように、本来白色であるべき白色領域に灰色領域および黒色領域が拡張される。拡張された灰色領域と黒色領域との境界により段差Ｄが生じる。
【００３４】
これに対し、輝度信号の高域成分を増幅する際の利得に応じて輪郭強調成分の周波数帯域を制限することにより、輪郭周辺の輪郭強調成分の幅を強制的に小さくした場合の映像の例が図１（ｃ）に示されている。また、図２（ｃ）に、図１（ｃ）の実線Ｙ２上の灰色領域の輪郭に対応する輝度信号の変化が示されている。
【００３５】
輪郭周辺の輪郭強調成分の幅を帯域制限により強制的に小さくした場合、上述のように白色領域に灰色領域および黒色領域の輪郭が拡張することはない。しかしながら、図１（ｃ）に示すように、輪郭が極端に強調された画質が得られる場合がある。
【００３６】
本発明では、次の方法で鮮明かつ滑らかな映像を得ることができる。
以下の説明では、映像において幅を有する輪郭のうち中央の領域を輪郭中央部と呼び、輪郭中央部の両側の領域を輪郭周辺部と呼ぶ。
【００３７】
輝度を輪郭中央部において急峻に変化させるとともに輪郭周辺部において滑らかに変化させる。この場合の映像の例が図１（ｄ）に示されている。また、図２（ｄ）に、実線Ｙ３上の灰色領域の輪郭に対応する輝度信号の変化が示されている。
【００３８】
図２（ｄ）に示すように、輪郭強調成分の幅（矢印ＯＢ２の範囲）を小さくするとともに、輪郭以外の領域から輪郭中央部へ至る輪郭周辺部において輝度信号のレベルを指数関数的に変化させる。
【００３９】
これにより、図１（ｄ）に示すように、輪郭中央部が十分に強調されるとともに、輪郭中央部から白色領域へ至る輪郭周辺部において輝度が徐々に変化している。このような映像によれば、灰色領域の輪郭が十分に強調されるとともに、滑らかな画質が実現する。そして、上述の図１（ｂ）に示されるような白色領域内での段差Ｄも現れない。
【００４０】
以上の基本思想に基づく本発明の第１〜第４の実施の形態に係る輪郭補正装置について図３〜図１６に基づき説明する。
【００４１】
（第１の実施の形態）
図３は第１の実施の形態に係る輪郭補正装置の構成を示すブロック図であり、図４は図３の第２の高域信号抽出回路の構成を示すブロック図である。また、図５は図３の輪郭補正装置における各信号の一例を示す波形図であり、図６は図５（ｃ），（ｇ），（ｈ）の信号の詳細な波形図である。
【００４２】
第１の実施の形態に係る輪郭補正装置１００Ａは、入力端子１０１、出力端子１０２、第１の高域信号抽出回路１１０、ノイズ成分除去回路１１１、第２の高域信号抽出回路１２０、全波整流回路１３０、オフセット加算回路１４０、波形整形回路１５０、乗算回路２０１，２０２および加算回路２０３を備える。
【００４３】
入力端子１０１には、輝度信号ＹＳ１が入力される。輝度信号ＹＳ１の波形の一例を図５（ａ）に示す。図５（ａ）においては、輝度信号ＹＳ１のレベルが一部変化している。ここで、レベルの変化部が、いわゆる映像の輪郭に相当する。輝度信号ＹＳ１は、第１の高域信号抽出回路１１０、第２の高域信号抽出回路１２０および加算回路２０３に与えられる。
【００４４】
第１の高域信号抽出回路１１０は、例えば、ハイパスフィルタ（以下、ＨＰＦと略記する）またはバンドパスフィルタ（以下、ＢＰＦと略記する）等からなる。第１の高域信号抽出回路１１０は、輝度信号ＹＳ１の高域成分Ｈ１を抽出する。なお、第１の高域信号抽出回路１１０が抽出する高域成分Ｈ１の周波数帯域は予め設定されているが、その周波数帯域は特に限定されない。
【００４５】
図５（ｂ）に輝度信号ＹＳ１から抽出された高域成分Ｈ１の波形の一例を示す。図５（ｂ）によれば、高域成分Ｈ１には、図５（ａ）の輝度信号ＹＳ１のレベルの変化に対応して、大きい振幅成分と小さい振幅成分とが含まれるとともに微小な低周波ノイズ成分が含まれる。輝度信号ＹＳ１の高域成分Ｈ１はノイズ成分除去回路１１１に与えられる。
【００４６】
ノイズ成分除去回路１１１は、高域成分Ｈ１に含まれる低周波ノイズ成分を取り除く。低周波ノイズ成分が除去された輝度信号ＹＳ１の高域成分Ｈ１は、第１の輪郭補正信号ＡＭ１として乗算回路２０２に与えられる。図５（ｃ）に第１の輪郭補正信号ＡＭ１の波形の一例を示し、図６（ａ）に第１の輪郭補正信号ＡＭ１の波形の詳細を示す。
【００４７】
図６（ａ）によれば、第１の輪郭補正信号ＡＭ１は、期間Ｔ１，Ｔ２において高域成分Ｈ１に基づく変化を示している。
【００４８】
ここで、期間Ｔ１，Ｔ２は輪郭の幅に相当する。また、期間Ｔ１，Ｔ２内の中央部の期間Ｔ１２，Ｔ２２は輪郭中央部に相当し、期間Ｔ１２，Ｔ２２のそれぞれ両側の期間Ｔ１１，Ｔ１３，Ｔ２１，Ｔ２３は輪郭周辺部に相当する。
【００４９】
第２の高域信号抽出回路１２０は、図４に示すように、入力端子１０３、出力端子１０４、ローパスフィルタ（以下、ＬＰＦと略記する）１２３および減算回路１２４を備える。
【００５０】
第２の高域信号抽出回路１２０においては、図３の入力端子１０１から与えられる輝度信号ＹＳ１が、入力端子１０３に入力される。そして、輝度信号ＹＳ１はＬＰＦ１２３および減算回路１２４に与えられる。
【００５１】
ＬＰＦ１２３は、輝度信号ＹＳ１の低域成分Ｌ１を抽出する。抽出された低域成分Ｌ１は減算回路１２４に与えられる。減算回路１２４は、入力端子１０１から与えられる輝度信号ＹＳ１から低域成分Ｌ１を減算する。それにより、輝度信号ＹＳ１の高域成分Ｈ２が抽出され、出力端子１０４に与えられるとともに外部へ出力される。
【００５２】
なお、ＬＰＦ１２３が抽出する低域成分Ｌ１の周波数帯域は予め設定されているが、その周波数帯域は特に限定されず、上述の第１の高域信号抽出回路１１０が抽出する高域成分Ｈ１の周波数帯域よりも低い周波数帯域に設定されていればよい。
【００５３】
第２の高域信号抽出回路１２０により抽出される高域成分Ｈ２には、元の輝度信号ＹＳ１から輝度信号ＹＳ１の低域成分が減算されるため、上述の高域成分Ｈ１に含まれるような低周波ノイズ成分は存在しない。また、高域成分Ｈ２には、第１の高域信号抽出回路１１０により抽出される高域成分Ｈ１より低い成分が含まれる。図５（ｄ）に高域成分Ｈ２の波形の一例を示す。輝度信号ＹＳ１の高域成分Ｈ２は、全波整流回路１３０に与えられる。
【００５４】
ここで、ＬＰＦ１２３が抽出する低域成分Ｌ１には、第１の高域信号抽出回路１１０により抽出される高域成分Ｈ１よりも低い周波数成分が含まれる。これにより、高域成分Ｈ２には高域成分Ｈ１よりも低い周波数成分が含まれるので、高域成分Ｈ２は、０Ｖのレベルから指数関数的に変化する。
【００５５】
全波整流回路１３０は、第２の高域信号抽出回路１２０より与えられる高域成分Ｈ２の負の成分を反転する。これにより生成される第１の全波整流信号ＡＢ１を図５（ｅ）に示す。第１の全波整流信号ＡＢ１は、オフセット加算回路１４０に与えられる。
【００５６】
オフセット加算回路１４０には、予め所定の値からなるオフセット信号ＯＦが入力されている。オフセット加算回路１４０は、全波整流回路１３０より与えられる第１の全波整流信号ＡＢ１に対してオフセット信号ＯＦを加算する。これにより、第２の全波整流信号ＡＢ２が生成される。図５（ｆ）に第２の全波整流信号ＡＢ２の波形の一例を示す。第２の全波整流信号ＡＢ２は波形整形回路１５０に与えられる。
【００５７】
波形整形回路１５０は、複数の遅延回路および大小比較回路により構成される。波形整形回路１５０は、第２の全波整流信号ＡＢ２の立ち上がり部分を進め、立ち下がり部分を遅らせることにより第２の輪郭補正信号ＡＭ２を生成する。図５（ｇ）に第２の輪郭補正信号ＡＭ２の波形の一例を示し、図６（ｂ）に第２の輪郭補正信号ＡＭ２の波形の詳細を示す。
【００５８】
図６（ｂ）によれば、第２の輪郭補正信号ＡＭ２は期間Ｔ１１，Ｔ１３，Ｔ２１，Ｔ２３において第２の全波整流信号ＡＢ２の立ち上がり部分および立ち下がり部分に基づく変化を示し、期間Ｔ１２，Ｔ２２において一定レベルを維持する。第２の輪郭補正信号ＡＭ２は乗算回路２０１に与えられる。
【００５９】
乗算回路２０１は、波形整形回路１５０より与えられる第２の輪郭補正信号ＡＭ２と予め入力されている利得制御信号ＣＧ１とを乗算する。これにより、第２の輪郭補正信号ＡＭ２が増幅される。増幅された第２の輪郭補正信号ＡＭ２は乗算回路２０２に与えられる。
【００６０】
乗算回路２０２は、ノイズ成分除去回路１１１から与えられる第１の輪郭補正信号ＡＭ１と乗算回路２０１から与えられる増幅された第２の輪郭補正信号ＡＭ２とを乗算する。これにより、第３の輪郭補正信号ＡＭ３が生成される。図５（ｈ）に第３の輪郭補正信号ＡＭ３の波形の一例を示し、図６（ｃ）に第３の輪郭補正信号ＡＭ３の波形の詳細を示す。
【００６１】
図６（ｃ）によれば、第３の輪郭補正信号ＡＭ３は、期間Ｔ１１，Ｔ１３，Ｔ２１，Ｔ２３において第２の輪郭補正信号ＡＭ２に基づく変化を示し、期間Ｔ１２，Ｔ２２において第１の輪郭補正信号ＡＭ１に基づく変化を示す。それにより、輪郭補正信号ＡＭ３は、期間Ｔ１１，Ｔ１３，Ｔ２１，Ｔ２３において０Ｖのレベルから連続的に滑らかに変化し、期間Ｔ１２，Ｔ２２において急峻に変化している。第３の輪郭補正信号ＡＭ３は加算回路２０３に与えられる。この第３の輪郭補正信号ＡＭ３が、輪郭強調成分に相当する。
【００６２】
加算回路２０３は、入力端子１０１から与えられる輝度信号ＹＳ１と乗算回路２０２から与えられる第３の輪郭補正信号ＡＭ３とを加算する。これにより、輪郭強調輝度信号ＹＳ２が生成される。図５（ｉ）に、輪郭強調輝度信号ＹＳ２の波形の一例を示す。輪郭強調輝度信号ＹＳ２は、出力端子１０２に与えられるとともに外部に出力される。
【００６３】
以上のように、第１の高域信号抽出回路１１０により抽出された高域成分Ｈ１に基づいて、輪郭（期間Ｔ１，Ｔ２）において急峻に変化する第１の輪郭補正信号ＡＭ１が生成される。また、高域成分Ｈ１よりも低い周波数成分を含む高域成分Ｈ２に基づいて、輪郭中央部（期間Ｔ１２，Ｔ２２）において一定レベルを維持しかつ輪郭周辺部（期間Ｔ１１，Ｔ１３，Ｔ２１，Ｔ２３）において滑らかに変化する第２の輪郭補正信号ＡＭ２が生成される。そして、乗算回路２０２により第１の輪郭補正信号ＡＭ１と第２の輪郭補正信号ＡＭ２とが乗算され、第３の輪郭補正信号ＡＭ３が生成される。
【００６４】
それにより、第３の輪郭補正信号ＡＭ３は、輪郭中央部（期間Ｔ１２，Ｔ２２）において第１の輪郭補正信号ＡＭ１に基づく急峻な変化を示し、輪郭周辺部（期間Ｔ１１，Ｔ１３，Ｔ２１，Ｔ２３）において第２の輪郭補正信号ＡＭ２に基づく指数関数的な滑らかな変化を示す。
【００６５】
したがって、第３の輪郭補正信号ＡＭ３を用いることにより、映像の輪郭を輪郭中央部においてより十分に強調することができるとともに、輪郭部以外の領域から輪郭中央部へ至る輪郭周辺部において輝度を滑らかに変化させることができる。その結果、鮮明でかつ滑らかな映像を得ることができる。
【００６６】
（第２の実施の形態）
図７は第２の実施の形態に係る輪郭補正装置の構成を示すブロック図であり、図８は図７の波形整形回路の構成を示すブロック図である。また、図９は図７の輪郭補正装置における各信号の一例を示す波形図であり、図１０は図８の波形整形回路の動作を説明するための波形図であり、図１１は図９（ｃ），（ｇ），（ｈ）の信号の詳細な波形図である。
【００６７】
第２の実施の形態に係る輪郭補正装置１００Ｂは、以下の点を除き第１の実施の形態と同様の構成を有する。
【００６８】
本実施の形態に係る輪郭補正装置１００Ｂは、第１の実施の形態に係る輪郭補正装置１００Ｂの波形整形回路１５０に代えて、波形整形回路１５１を備える。
【００６９】
入力端子１０１には、輝度信号ＹＳ１が入力され、入力端子１０１から第１の高域信号抽出回路１１０、第２の高域信号抽出回路１２０および加算回路２０３に与えられる。輝度信号ＹＳ１の波形の一例を図９（ａ）に示す。
【００７０】
第１の高域信号抽出回路１１０は、輝度信号ＹＳ１の高域成分Ｈ１を抽出する。抽出された高域成分Ｈ１はノイズ成分除去回路１１１に与えられる。ノイズ成分除去回路１１１は、高域成分Ｈ１に含まれる低周波ノイズ成分を除去する。低周波ノイズ成分が除去された高域成分Ｈ１は、第１の輪郭補正信号ＡＭ１として乗算回路２０２に与えられる。
【００７１】
これらの、第１の高域信号抽出回路１１０およびノイズ成分除去回路１１１の動作は第１の実施の形態に係る輪郭補正回路１００Ｂと同様である。
【００７２】
図９（ｂ）に高域成分Ｈ１の波形の一例を示し、図９（ｃ）に第１の輪郭補正信号ＡＭ１の波形の一例を示し、図１１（ａ）に第１の輪郭補正信号ＡＭ１の波形の詳細を示す。
【００７３】
図１１（ａ）によれば、第１の輪郭補正信号ＡＭ１は、期間Ｔ１，Ｔ２において高域成分Ｈ１に基づく変化を示している。
【００７４】
ここで、期間Ｔ１，Ｔ２は輪郭の幅に相当する。また、期間Ｔ１，Ｔ２内の中央部の期間Ｔ１２，Ｔ２２は輪郭中央部に相当し、期間Ｔ１２，Ｔ２２のそれぞれ両側の期間Ｔ１１，Ｔ１３，Ｔ２１，Ｔ２３は輪郭周辺部に相当する。
【００７５】
第２の高域信号抽出回路１２０は、第１の実施の形態に係る第２の高域信号抽出回路１２０と同様の構成および動作を有し、入力端子１０１から入力される輝度信号ＹＳ１の高域成分Ｈ２を抽出する。図９（ｄ）に高域成分Ｈ２の波形の一例を示す。高域成分Ｈ２は全波整流回路１３０に与えられる。
【００７６】
全波整流回路１３０は、第２の高域信号抽出回路１２０から入力される高域成分Ｈ２の負の成分を反転する。これにより生成される第１の全波整流信号ＡＢ１を図９（ｅ）に示す。第１の全波整流信号ＡＢ１は、オフセット加算回路１４０に与えられる。
【００７７】
オフセット加算回路１４０には、予め所定の値からなるオフセット信号ＯＦが入力されている。オフセット加算回路１４０は、全波整流回路１３０より与えられる第１の全波整流信号ＡＢ１に対してオフセット信号ＯＦを加算する。これにより、第２の全波整流信号ＡＢ２が生成される。図９（ｆ）に第２の全波整流信号ＡＢ２の波形の一例を示す。第２の全波整流信号ＡＢ２は波形整形回路１５１に与えられる。
【００７８】
ここで、波形整形回路１５１の動作について、図８および図１０に基づき説明する。
【００７９】
図８に示すように、波形整形回路１５１は、入力端子１０５，１０６、出力端子１０８、減算回路２０４、比較回路１５ａおよびセレクタ１５ｂを備える。
【００８０】
図８の波形整形回路１５１において、図７のオフセット加算回路１４０から与えられる第２の全波整流信号ＡＢ２は入力端子１０５に入力される。第２の全波整流信号ＡＢ２は、減算回路２０４の一方の入力端子および比較回路１５ａの一方の入力端子に与えられる。一方、入力端子１０６には予め所定の基準値（しきい値）ＴＨが入力されている。基準値ＴＨは減算回路２０４の他方の入力端子および比較回路１５ａの他方の入力端子に与えられる。
【００８１】
図１０（ａ）に第２の全波整流信号ＡＢ２および基準値ＴＨの波形の一例を示す。図１０（ａ）によれば、基準値ＴＨは第２の全波整流信号ＡＢ２のボトム位置より大きく、ピーク位置より小さい一定のレベルを示す。
【００８２】
減算回路２０４は、第２の全波整流信号ＡＢ２に対し、基準値ＴＨを減算する。これにより得られる第３の全波整流信号ＡＢ３はセレクタ１５ｂの一方の入力端子に与えられる。セレクタ１５ｂの他方の入力端子は接地されている。図１０（ｂ）に第３の全波整流信号ＡＢ３の波形の一例を示す。図１０（ｂ）によれば、第３の全波整流信号ＡＢ３はボトム位置が負のレベルを示し、ピーク位置が正のレベルを示している。
【００８３】
比較回路１５ａは、第２の全波整流信号ＡＢ２と基準値ＴＨとを比較し、比較結果を切替信号ＳＷとして比較回路１５ｂに与える。比較回路１５ａは、セレクタ１５ｂへ切替信号ＳＷを与える。
【００８４】
ここで、セレクタ１５ｂは、切替信号ＳＷに基づいて第２の全波整流信号ＡＢ２のレベルが基準値ＴＨよりも大きい場合に減算回路２０４から与えられる第３の全波整流信号ＡＢ３を出力端子１０８に出力し、第２の全波整流信号ＡＢ２のレベルが基準値ＴＨ以下である場合に接地電位を出力端子１０８に出力する。出力端子１０８の第２の輪郭補正信号ＡＭ２は図７の乗算回路２０１へ与えられる。
【００８５】
図１０（ｃ）に第２の輪郭補正信号ＡＭ２の波形の一例を示す。図１０（ｃ）によれば、第２の輪郭補正信号ＡＭ２は、期間Ｔ１，Ｔ２で第３の全波整流信号ＡＢ３に基づくレベルを示し、他の期間で接地電位（０Ｖ）となる。
【００８６】
また、上記のように図８の波形整形回路１５１により生成される第２の輪郭補正信号ＡＭ２の波形の一例を図９（ｇ）に示し、第２の輪郭補正信号ＡＭ２の波形の詳細を図１１（ｂ）に示す。
【００８７】
図１１（ｂ）によれば、第２の輪郭補正信号ＡＭ２は期間Ｔ１，Ｔ２に相当するパルス幅を示す。
【００８８】
図７の乗算回路２０１は、波形整形回路１５０より与えられる第２の輪郭補正信号ＡＭ２と予め入力されている利得制御信号ＣＧ１とを乗算する。これにより、第２の輪郭補正信号ＡＭ２が増幅される。増幅された第２の輪郭補正信号ＡＭ２は乗算回路２０２に与えられる。
【００８９】
乗算回路２０２は、ノイズ成分除去回路１１１から与えられる第１の輪郭補正信号ＡＭ１と乗算回路２０１により増幅された第２の輪郭補正信号ＡＭ２とを乗算する。これにより、第３の輪郭補正信号ＡＭ３が生成される。図９（ｈ）に第３の輪郭補正信号ＡＭ３の波形の一例を示し、図１１（ｃ）に第３の輪郭補正信号ＡＭ３の波形の詳細を示す。
【００９０】
図１１（ｃ）によれば、第３の輪郭補正信号ＡＭ３は、期間Ｔ１１，Ｔ１３，Ｔ２１，Ｔ２３において第１の輪郭補正信号ＡＭ１および第２の輪郭補正信号ＡＭ２に基づく変化を示し、期間Ｔ１２，Ｔ２２において第１の輪郭補正信号ＡＭ１および第２の輪郭補正信号ＡＭ２に基づく変化を示す。それにより、輪郭補正信号ＡＭ３は、期間Ｔ１１，Ｔ１３，Ｔ２１，Ｔ２３において０Ｖのレベルから連続的に滑らかに変化し、期間Ｔ１２，Ｔ２２において滑らかかつ急峻に変化している。第３の輪郭補正信号ＡＭ３は加算回路２０３に与えられる。
【００９１】
加算回路２０３は、入力端子１０１から与えられる輝度信号ＹＳ１と乗算回路２０２から与えられる第３の輪郭補正信号ＡＭ３とを加算する。これにより、輪郭強調輝度信号ＹＳ２が生成される。図９（ｉ）に、輪郭強調輝度信号ＹＳ２の波形の一例を示す。輪郭強調輝度信号ＹＳ２は、出力端子１０２に与えられるとともに外部に出力される。
【００９２】
以上のように、第１の高域信号抽出回路１１０により抽出された高域成分Ｈ１に基づいて、輪郭（期間Ｔ１，Ｔ２）において急峻に変化する第１の輪郭補正信号ＡＭ１が生成される。また、高域成分Ｈ１よりも低い周波数成分を含む高域成分Ｈ２に基づいて、輪郭中央部（期間Ｔ１２，Ｔ２２）において滑らかでかつ急峻に変化し、さらに輪郭周辺部（期間Ｔ１１，Ｔ１３，Ｔ２１，Ｔ２３）において指数関数的に滑らかに変化する第２の輪郭補正信号ＡＭ２が生成される。そして、乗算回路２０２により第１の輪郭補正信号ＡＭ１と第２の輪郭補正信号ＡＭ２とが乗算され、第３の輪郭補正信号ＡＭ３が生成される。
【００９３】
それにより、第３の輪郭補正信号ＡＭ３は、輪郭中央部（期間Ｔ１２，Ｔ２２）において第１の輪郭補正信号ＡＭ１および第２の輪郭補正信号ＡＭ２に基づく滑らかでかつ急峻な変化を示し、輪郭周辺部（期間Ｔ１１，Ｔ１３，Ｔ２１，Ｔ２３）において第１の輪郭補正信号ＡＭ１および第２の輪郭補正信号ＡＭ２に基づく指数関数的な滑らかな変化を示す。
【００９４】
したがって、第３の輪郭補正信号ＡＭ３を用いることにより、映像の輪郭を輪郭中央部において滑らかでかつ十分に強調することができるとともに、輪郭部以外の領域から輪郭中央部にへ至る輪郭周辺部において輝度を滑らかに変化させることができる。その結果、鮮明でかつ滑らかな映像を得ることができる。
【００９５】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態に係る輪郭補正装置は、入力される輝度信号のフレームごとの平均輝度レベルに応じた輪郭強調を行う。
【００９６】
図１２は、第３の実施の形態に係る輪郭補正装置の構成を示すブロック図である。
【００９７】
本実施の形態に係る輪郭補正装置１００Ｃは、以下の点を除き第２の実施の形態に係る輪郭補正装置１００Ｂと同様の構成および動作を有する。
【００９８】
本実施の形態に係る輪郭補正装置１００Ｃは、変換テーブル回路１７０および乗算回路２０５を備える。
【００９９】
変換テーブル回路１７０には、入力端子１０１に入力される輝度信号ＹＳ１のフレームごとの輝度の平均を示す平均輝度レベルＡＰＬが入力される。
【０１００】
変換テーブル回路１７０は、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）等のメモリを含む。変換テーブル回路１７０は、アドレスに平均輝度レベルＡＰＬを対応させ、そのアドレスに利得制御信号ＣＧ２のレベルがデータとして格納される。変換テーブル１７０に記憶される利得制御信号ＣＤ２のレベルが変換テーブルを構成する。
【０１０１】
変換テーブル回路１７０は、平均輝度レベルＡＰＬをアドレス信号として受け、指定されたアドレスから利得制御信号ＣＧ２のレベルを読み出し、そのレベルを有する利得制御信号ＣＧ２を乗算回路２０５に与える。
【０１０２】
乗算回路２０５は、乗算回路２０１により増幅された第２の輪郭補正信号ＡＭ２と変換テーブル回路１７０から与えられる利得制御信号ＣＧ２とを乗算する。乗算回路２０５により得られた第２の輪郭補正信号ＡＭ２は乗算回路２０２に与えられる。
【０１０３】
このように、本実施の形態においては、第２の輪郭補正信号ＡＭ２がフレームごとの輝度の平均を示す平均輝度レベルＡＰＬに基づいて補正され、補正された第２の輪郭補正信号ＡＭ２に基づいて第３の輪郭補正信号ＡＭ３が生成される。それにより、映像の明るさに基づいて輪郭の強調程度が補正される。その結果、映像の明るさに応じた適切な輪郭強調が可能となる。
【０１０４】
図１３は、図１２の変換テーブル回路に記憶される変換テーブルの一例を示す図である。縦軸は変換テーブル回路１７０により出力される利得制御信号ＣＧ２のレベルを示し、横軸は変換テーブル回路１７０に入力される平均輝度レベルＡＰＬを示す。
【０１０５】
図１３によれば、変換テーブル回路１７０は、平均輝度レベルＡＰＬが小さい場合に小さい利得制御信号ＣＧ２を出力し、平均輝度レベルＡＰＬが大きい場合に大きい利得制御信号ＣＧ２を出力する。
【０１０６】
これにより、輪郭補正回路１００Ｃは暗い映像に対して弱い輪郭補正を行い、明るい映像に対して強い輪郭補正を行うことができるので、映像の明るさに応じたより鮮明な映像を得ることができる。
【０１０７】
（第４の実施の形態）
初めに、第４の実施の形態に係る輪郭補正装置の基本思想について説明する。
【０１０８】
映像表示装置においては、輪郭強調処理後にガンマ補正、輝度分布補正等の非線形処理が行われる。この場合、輪郭補正装置において所定の利得制御信号に基づいて輪郭強調成分を生成しても、後段の非線形処理により輪郭強調成分が変化する。
【０１０９】
図１４は、非線形処理回路における補正特性の一例を示す図である。図１４において、縦軸は非線形処理回路から出力される出力映像信号のレベルを示し、横軸は非線形処理回路に入力される入力映像信号のレベルを示す。
【０１１０】
図１４の例では、入力映像信号のレンジＡＢが出力映像信号ではレンジｅｆに拡張され、レンジＣＤがレンジｇｈに縮小される。
【０１１１】
このような非線形処理が行われると、輪郭補正装置により得られる輪郭強調の程度が変化する。そこで、本実施の形態に係る輪郭補正装置は、後段の非線形処理の補正特性を予め想定し、非線形処理による輪郭強調成分の変化を相殺するように予め輪郭強調成分を補正する。
【０１１２】
以上の基本思想に基づいて、第３の実施の形態に係る輪郭補正装置を説明する。図１５は第４の実施の形態に係る輪郭補正装置の構成を示すブロック図である。
【０１１３】
本実施の形態に係る輪郭補正装置１００Ｄは、以下の点を除き第３の実施の形態に係る輪郭補正装置１００Ｃと同様の構成および動作を有する。
【０１１４】
本実施の形態に係る輪郭補正装置１００Ｄは、第３の実施の形態に係る輪郭補正装置１００Ｃの変換テーブル回路１７０の代わりに変換テーブル回路１７０ａを備え、ＬＰＦ１６０をさらに備える。
【０１１５】
入力端子１０１に入力される輝度信号ＹＳ１は、第３の実施の形態と同様に、第１の高域信号抽出回路１１０、第２の高域信号抽出回路１２０および加算回路２０３に与えられるとともに、ＬＰＦ１６０に与えられる。
【０１１６】
ＬＰＦ１６０は、輝度信号ＹＳ１のノイズ成分を除去する。ノイズ成分が除去された輝度信号ＹＳ１は変換テーブル回路１７０ａに与えられる。
【０１１７】
変換テーブル回路１７０ａは、第３の実施の形態と同様にＲＯＭ等のメモリを含む。変換テーブル１７０ａは、アドレスに低域成分Ｌ２を対応させ、そのアドレスに利得制御信号ＣＧ２のレベルがデータとして格納される。変換テーブル１７０ａに記憶されるレベルが変換テーブルを構成する。
【０１１８】
変換テーブル回路１７０ａは、輝度信号ＹＳ１をアドレス信号として受け、指定されたアドレスから利得制御信号ＣＧ２のレベルを読み出し、そのレベルを有する利得制御信号ＣＧ２を乗算回路２０５に与える。
【０１１９】
乗算回路２０５は、乗算回路２０１により増幅された第２の輪郭補正信号ＡＭ２と変換テーブル回路１７０ａから与えられる利得制御信号ＣＧ２とを乗算する。乗算回路２０５により得られた第２の輪郭補正信号ＡＭ２は乗算回路２０２に与えられる。
【０１２０】
図１６は、図１５の変換テーブル回路に記憶される変換テーブルの変換特性の一例を示す図である。縦軸は変換テーブル回路１７０ａにより出力される利得制御信号ＣＧ２のレベルを示し、横軸は変換テーブル回路１７０ａに入力される輝度信号ＹＳ１のレベルを示す。なお、図１６の変換特性は図１４の補正特性を相殺するように設定されている。
【０１２１】
図１６の変換特性は、図１４に示される補正特性に対して逆のカーブを有する。これにより、変換テーブルを用いた輪郭強調によれば、図１４に示される非線形処理による輪郭強調成分の変化が相殺される。したがって、他の非線形処理による輪郭の強調程度が不適切に変化することを防止することができる。
【０１２２】
以上、第１〜第４の実施の形態において、映像信号ＹＳ１は映像信号に相当し、高域成分Ｈ１は第１の高域成分に相当し、第１の輪郭補正信号ＡＭ１は第１の補正信号に相当し、第１の高域信号抽出回路１１０およびノイズ成分除去回路１１１が第１の補正信号生成手段に相当する。
【０１２３】
また、高域成分Ｈ２は第２の高域成分に相当し、第２の輪郭補正信号ＡＭ２は第２の補正信号に相当し、第２の高域信号抽出回路１２０、全波整流回路１３０、オフセット加算回路１４０および波形整形回路１５０，１５１が第２の補正信号生成手段に相当する。第３の輪郭補正信号ＡＭ３は輪郭補正信号に相当し、乗算回路２０２は演算手段に相当する。
【０１２４】
さらに、加算回路２０３は補正手段に相当し、第２の高域信号抽出回路１２０は高域成分抽出回路に相当し、全波整流回路１３０、オフセット加算回路１４０および波形整形回路１５０，１５１が整形手段に相当する。また、図６および図１１の期間Ｔ１２，Ｔ２２は輪郭の中央部に相当し、図６および図１１の期間Ｔ１１，Ｔ１３，Ｔ２１，Ｔ２３は輪郭の両側の周辺部に相当する。
【０１２５】
乗算回路２０５は増幅手段に相当し、ＬＰＦ１６０および変換テーブル回路１７０ａは利得補正信号生成手段に相当し、利得制御信号ＣＧ２は利得制御信号に相当する。
【０１２６】
【発明の効果】
本発明に係る輪郭補正装置においては、第１の補正信号生成手段により映像信号から第１の高域成分が抽出され、抽出された第１の高域成分に基づいて第１の補正信号が生成される。また、第２の補正信号生成手段により映像信号から第１の高域成分よりも低い周波数成分を含む第２の高域成分が抽出され、抽出された第２の高域成分に基づいて第２の補正信号が生成される。さらに、演算手段により生成された第１の補正信号と第２の補正信号との演算により輪郭補正信号が生成され、補正手段により生成された輪郭補正信号に基づいて映像信号が補正される。
【０１２７】
この場合、第２の補正信号が第１の高域成分よりも低い周波数成分を含むので、第１の補正信号に基づいて輪郭を十分に強調するとともに、第２の補正信号に基づいて輪郭から輪郭以外の領域への移行領域において輝度を滑らかに変化させることが可能となる。したがって、鮮明でかつ滑らかな映像が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本思想を説明するための説明図
【図２】本発明の基本思想を説明するための説明図
【図３】第１の実施の形態に係る輪郭補正装置の構成を示すブロック図
【図４】図３の第２の高域信号抽出回路の構成を示すブロック図
【図５】図３の輪郭補正装置における各信号の一例を示す波形図
【図６】図５（ｃ），（ｇ），（ｈ）の信号の詳細な波形図
【図７】第２の実施の形態に係る輪郭補正装置の構成を示すブロック図
【図８】図７の波形整形回路の構成を示すブロック図
【図９】図７の輪郭補正装置における各信号の一例を示す波形図
【図１０】図８の波形整形回路の動作を説明するための波形図
【図１１】図９（ｃ），（ｇ），（ｈ）の信号の詳細な波形図
【図１２】第３の実施の形態に係る輪郭補正装置の構成を示すブロック図
【図１３】図１２の変換テーブル回路に記憶される変換テーブルの一例を示す図
【図１４】非線形処理回路における補正特性の一例を示す図
【図１５】第４の実施の形態に係る輪郭補正装置の構成を示すブロック図
【図１６】図１５の変換テーブル回路に記憶される変換テーブルの補正特性の一例を示す図
【符号の説明】
１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ 輪郭補正装置
１１０ 第１の高域信号抽出回路
１１１ ノイズ成分除去回路
１２０ 第２の高域信号抽出回路
１２３ ローパスフィルタ
１２４，２０４ 減算回路
１３０ 全波整流回路
１４０ オフセット加算回路
１５０，１５１ 波形整形回路
１６０ ＬＰＦ
１７０，１７０ａ 変換テーブル回路
２０１，２０２，２０５ 乗算回路
２０３ 加算回路
Ｈ１，Ｈ２ 高域成分
ＡＭ１ 第１の輪郭補正信号
ＡＭ２ 第２の輪郭補正信号
ＡＭ３ 第３の輪郭補正信号
ＣＧ２ 利得制御信号
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３， 期間
ＹＳ１ 輝度信号
ＹＳ２ 輪郭強調輝度信号

Claims (8)

1. 入力される映像信号に基づく映像の輪郭を補正する輪郭補正装置であって、
   前記映像信号から第１の高域成分を抽出し、抽出した第１の高域成分に基づいて第１の補正信号を生成する第１の補正信号生成手段と、
   前記映像信号から前記第１の高域成分よりも低い周波数成分を含む第２の高域成分を抽出し、抽出した第２の高域成分に基づいて第２の補正信号を生成する第２の補正信号生成手段と、
   前記第１の補正信号生成手段により生成された前記第１の補正信号と前記第２の補正信号生成手段により生成された前記第２の補正信号との演算により輪郭補正信号を生成する演算手段と、
   前記演算手段により生成された前記輪郭補正信号に基づいて前記映像信号を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする輪郭補正装置。
2. 前記第２の補正信号生成手段は、
   前記映像信号から前記第２の高域成分を抽出する高域成分抽出回路と、
   前記高域成分抽出回路により抽出された前記第２の高域成分を波形整形することにより前記第２の補正信号を生成する整形手段とを含むことを特徴とする請求項１記載の輪郭補正装置。
3. 前記高域成分抽出回路は、
   前記映像信号の所定の低域成分を通過させるローパスフィルタと、
   前記映像信号と前記ローパスフィルタの出力信号との減算により前記第２の高域成分を生成する減算回路とを含むことを特徴とする請求項２記載の輪郭補正回路。
4. 前記輪郭補正信号は、中央部とその両側の周辺部とを含み、前記中央部で周辺部よりも大きな振幅を有し、前記周辺部で指数関数的に変化する振幅を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の輪郭補正回路。
5. 利得を示す利得制御信号を受け、前記第２の補正信号生成手段により生成される前記第２の補正信号を前記利得制御信号により示される利得で増幅する増幅手段をさらに備え、
   前記演算手段は、前記第１の補正信号生成手段により生成される前記第１の補正信号と前記増幅手段により増幅された前記第２の補正信号との演算により前記輪郭補正信号を生成することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の輪郭補正装置。
6. フレームごとの平均輝度レベルに基づいて前記利得制御信号を生成する利得補正信号生成手段をさらに備えたことを特徴とする請求項５記載の輪郭補正装置。
7. 入力される映像信号に基づいて前記利得制御信号を生成する利得補正信号生成手段をさらに備えたことを特徴とする請求項５記載の輪郭補正装置。
8. 入力される映像信号に基づく映像の輪郭を補正する輪郭補正方法であって、
   前記映像信号から第１の高域成分を抽出し、抽出した第１の高域成分に基づいて第１の補正信号を生成するステップと、
   前記映像信号から前記第１の高域成分よりも低い周波数成分を含む第２の高域成分を抽出し、抽出した第２の高域成分に基づいて第２の補正信号を生成するステップと、
   前記第１の補正信号と前記第２の補正信号との演算により輪郭補正信号を生成するステップと、
   前記輪郭補正信号に基づいて前記映像信号を補正するステップとを備えたことを特徴とする輪郭補正方法。

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