JP2005197770A - 画像信号処理装置、画像信号処理方法及び画像信号処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】カラーのビデオ信号の色ずれを低減することができる画像信号処理装置を提供する。
【解決手段】ビデオ信号から分離された複数の基準色の画像信号を受けて、複数の基準色の画像信号から順番にサンプリングを繰り返し行う切替スイッチ回路２０ａ，２０ｂ及びＡ／Ｄ変換器２４と、複数の基準色からサンプリングされたサンプリング値を受けて、基準色毎にサンプリング値を補間して総ての基準色に対して共通する基準補間時刻における補間値を求める補間フィルタ３０とを含む画像信号処理装置により上記課題を解決することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ビデオ信号のサンプリングに基づく色ずれを補償することができる画像信号処理装置、画像信号処理方法及び画像信号処理プログラムに関する。

カラーのビデオ信号を処理する際には、基準色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）のそれぞれの信号に分離して処理が行われる。例えば、ビデオ信号をデジタル化する場合、ＲＧＢのそれぞれの画像信号に対して、図１５に示すように、同一のサンプリングタイミングでサンプリングが実行され、アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）を用いてデジタル化が行われる。このように各基準色の画像信号に対して同一のサンプリング時刻でサンプリングを行うことにより、後に総ての基準色のサンプリング値を重ね合わせて表示した際の色ずれを防ぐことができる。

このとき、ＲＧＢの各画像信号に対してそれぞれ別個のＡ／Ｄ変換器を用意すると、画像信号処理回路の回路規模が大きくなったり、消費電力が大きくなるといった問題が発生する。そこで、図１４に示すように、一般的には切替スイッチ回路１０を設け、所定の位相クロックＣｐに基づいて制御回路１２によりＲＧＢの各画像信号を順次切り替えて１つのＡ／Ｄ変換器１４に入出力させる方法が考えられている（特許文献１等）。

特開２００２−１００９８９号公報

しかしながら、位相クロックＣｐに応じてＲＧＢの各画像信号を順次切り替えてＡ／Ｄ変換すると、図１６に示すように、各信号のサンプリングタイミングがそれぞれ位相クロックＣｐの整数倍の時間だけずれることになる。その結果、ＲＧＢ総ての画像信号を同一のサンプリングタイミングでサンプリングした場合と比べて信号強度のずれＤが発生する。その結果、最終的にＲＧＢの各画像信号を重ねて表示した際に色ずれを起こす原因となる。

本発明は、上記従来技術の問題を鑑み、画像信号の色ずれを補償する画像信号処理装置、画像信号処理方法及び画像信号処理プログラムを提供することを目的とする。

本発明の１つの態様は、ビデオ信号から分離された複数の基準色の画像信号を受けて、前記複数の基準色の画像信号を順番に繰り返しサンプリングするサンプリング手段と、前記サンプリング手段において前記複数の基準色からサンプリングされたサンプリング値を受けて、基準色毎にサンプリング値を補間して総ての基準色について共通の基準補間時刻における補間値を求める補間フィルタとを含むことを特徴とする画像信号処理装置である。例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の画像信号の各々からサンプリング周波数ｆ_０／４で順次サンプリングを行う場合、補間フィルタを用いて赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の画像信号の各々からサンプリングされたサンプリング値を補間することにより赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の画像信号に共通の基準補間時刻における補間値を求める。

ここで、前記補間フィルタは、前記基準補間時刻の周期の逆数の１／２として算出される周波数以下の通過帯域を有するローパスフィルタ特性を有することが好適である。例えば、前記基準補間時刻が周期４／ｆ_０で設定される場合には、前記補間フィルタは周波数ｆ_０／８以下の通過帯域を有するローパスフィルタ特性を有するものであることが好ましい。

また、前記補間フィルタは、連続してサンプリングされた基準色毎の複数のサンプリング値に基づいて前記基準補間時刻における補間値を求めるデジタルフィルタを含むことが好ましい。デジタルフィルタは、簡易な構成であるので、離散的にサンプリングされたサンプリング値から前記基準補間時刻における補間を容易かつ低コストで行うことができる。また、回路規模を小さくできる。

さらに、前記サンプリング手段における各基準色の画像信号のサンプリング時刻の周期をカウントする位相クロックカウンタと、前記補間フィルタにおける前記基準補間時刻の周期をカウントする調整クロックカウンタと、を含み、前記位相クロックカウンタ及び前記調整クロックカウンタのカウンタ値の組み合わせに基づいて前記補間フィルタの特性を変更することが好適である。サンプリングの周期と補間する基準補間時刻の周期とが一致しない場合には、補間で用いられるサンプリング値やフィルタ係数を適宜変更する必要があるため、前記位相クロックカウンタ及び前記調整クロックカウンタを用いることにより容易に補間フィルタの調整を行うことができる。

本発明の別の態様は、ビデオ信号から分離された複数の基準色の画像信号を受けて、前記複数の基準色の画像信号を順番にサンプリングするサンプリング工程と、前記サンプリング工程において前記複数の基準色からサンプリングされたサンプリング値を受けて、基準色毎にサンプリング値を補間して総ての基準色について共通の基準補間時刻における補間値を求める補間フィルタを用いて補間を行う補間工程とを含むことを特徴とする画像信号処理方法である。

ここで、上記本発明の画像処理方法において、前記補間フィルタは、前記基準補間時刻の周期の逆数の１／２として算出される周波数以下の通過帯域を有するローパスフィルタ特性を有することが好適である。また、前記補間フィルタは、連続してサンプリングされた基準色毎の複数のサンプリング値に基づいて前記基準補間時刻における補間値を求めるデジタルフィルタを含むことも好適である。さらに、位相クロックカウンタを用いて各基準色の画像信号のサンプリング時刻の周期をカウントし、調整クロックカウンタを用いて前記基準補間時刻の周期をカウントし、前記補間工程では、前記位相クロックカウンタ及び前記調整クロックカウンタの値の組み合わせに基づいて前記補間フィルタの特性を変更して補間処理を行うことも好適である。

本発明の別の態様は、コンピュータを、ビデオ信号から分離された複数の基準色の画像信号を受けて、前記複数の基準色の画像信号を順番に繰り返しサンプリングするサンプリング手段と、前記サンプリング手段において前記複数の基準色からサンプリングされたサンプリング値を受けて、基準色毎にサンプリング値を補間して総ての基準色について共通の基準補間時刻における補間値を求める補間フィルタとを含む画像信号処理装置として機能させることを特徴とする画像信号処理プログラムである。

ここで、上記本発明の画像信号処理プログラムにおいて、前記補間フィルタを、前記基準補間時刻の周期の逆数の１／２として算出される周波数以下の通過帯域を有するローパスフィルタ特性を有するフィルタとして機能させることが好適である。また、前記補間フィルタを、連続してサンプリングされた基準色毎の複数のサンプリング値に基づいて前記基準補間時刻における補間値を求めるデジタルフィルタとして機能させることも好適である。さらに、前記コンピュータを、前記サンプリング手段における各基準色の画像信号のサンプリング時刻の周期をカウントする位相クロックカウンタと、前記補間フィルタにおける前記基準補間時刻の周期をカウントする調整クロックカウンタとして機能させ、前記位相クロックカウンタ及び前記調整クロックカウンタのカウンタ値の組み合わせに基づいて前記補間フィルタの特性を変更させることも好適である。

本発明によれば、カラーのビデオ信号の色ずれを低減することができる。また、画像信号処理装置の回路規模を小さくすることができる。これにより、カラーのビデオ信号に基づいて色再現性の良い高画質の画像を表示させることができる。

＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態における画像信号処理装置１００は、図１に示すように、切替スイッチ回路２０ａ，２０ｂ、制御回路２２、Ａ／Ｄ変換器２４及び色ずれ補償回路２６を含んで構成される。

切替スイッチ回路２０ａは、入力４端子対出力１端子の切替スイッチである。カラーのビデオ信号は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各基準色の画像信号に分離され切替スイッチ回路２０ａの入力端子ａ１〜ａ３にそれぞれ入力される。切替スイッチ回路２０ａの出力端子ａ０はＡ／Ｄ変換器２４の入力端子に接続される。切替スイッチ回路２０ａの入力端子ａ４はダミー端子である。切替スイッチ回路２０ｂは、入力１端子対出力４端子の切替スイッチである。Ａ／Ｄ変換器２４からの出力信号は、切替スイッチ回路２０ｂの入力端子ｂ０に接続され、切替スイッチの接続状態に応じて出力端子ｂ１〜ｂ４から出力される。切替スイッチ回路２０ｂの出力端子ｂ４はダミー端子である。

制御回路２２は、位相クロックカウンタ２２ａを含んで構成される。制御回路２２には、画像信号処理装置１００の外部から画像信号のサンプリングのタイミングの同期を取るための位相クロックＣｐが入力される。位相クロックカウンタ２２ａは２ビットのカウンタであり、位相クロックＣｐが「Ｈレベル」になる度にそのカウンタ値を０，１，２，３の順に繰り返しカウントする。制御回路２２は、位相クロックカウンタ２２ａのカウンタ値に応じて、切替スイッチ２０ａ，２０ｂへ制御信号を出力する。

切替スイッチ回路２０ａ及び２０ｂは、制御回路２２からの制御信号によって切り替えられる。このとき、図２に示すように、位相クロックカウンタ２２ａのカウンタ値に応じて、それぞれ端子ａ１と端子ｂ１、端子ａ２と端子ｂ２、端子ａ３と端子ｂ３又は端子ａ４と端子ｂ４とが対として同じタイミングでＡ／Ｄ変換器２４に接続されるように制御される。位相クロックカウンタ２２ａのカウンタ値が０のタイミングではＡ／Ｄ変換器２４はダミー端子に接続されるのでサンプリングは行われない。位相クロックカウンタ２２ａのカウンタ値が１のタイミングでは、入力端子ａ１と出力端子ａ０とが接続され、入力端子ｂ０と出力端子ｂ１とが接続されることにより、Ｒの画像信号がＡ／Ｄ変換器２４に入力され、Ｒの画像信号がサンプリングされることによってデジタル化が行われる。同様に、位相クロックカウンタ２２ａのカウンタ値が２のタイミングではＧの画像信号がサンプリングされることによってデジタル化が行われ、位相クロックカウンタ２２ａのカウンタ値が３のタイミングではＢの画像信号がサンプリングされることによってデジタル化が行われる。従って、位相クロックＣｐが周波数ｆ_０であるとすると、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画像信号は周波数ｆ_０／４でサンプリングされる。

例えば、位相クロックＣｐの周波数ｆ_０が２７ＭＨｚであったとすると、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画像信号はｆ_０／４＝６．７５ＭＨｚのサンプリング周波数でサンプリングされる。画像信号を１３．５ＭＨｚでサンプリングした場合に一水平ラインが７２０画素で表現されるとすると、６．７５ＭＨｚのサンプリング周波数でＲ，Ｇ，Ｂの各画像信号をサンプリングした場合には一水平ラインは３６０画素で表現されることになる。すなわち、画像は水平方向の画素数が１／２に圧縮された状態で表示される。

デジタル化されたＲ，Ｇ，Ｂの各画像信号は、切替スイッチ回路２０ｂから出力されると色ずれ補償回路２６に入力される。色ずれ補償回路２６は、水平方向の画素数に対応する周波数ｆ_０／４に対応して、理想的には図３にラインＡ（実線）で示すような周波数０〜ｆ_０／８までの通過帯域を有する補間フィルタで構成することが好適である。デジタル化されたＲ、Ｇ及びＢの画像信号のそれぞれに対して独立に補間フィルタ３０が１つずつ設けられても良いし、切替スイッチ等を設けてフィルタ計算を時分割で行っても良い。補間フィルタ３０は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画像信号のそれぞれにおける複数のサンプリング値を補間することにより、Ｒ，Ｇ，Ｂ総ての画像信号に共通の基準補間時刻における補間値を推定する。

例えば、色ずれ補償回路２６に含まれるＲの画像信号に対する補間フィルタ３０は、図４に示すように、８タップのデジタルフィルタで構成することができる。補間フィルタ３０は、７つのシフトレジスタ３２−１〜３２−７、８つの係数演算器３４−１〜３４−８及び和算器３６を含んで構成される。

シフトレジスタ３２−１〜３２−７は、切替スイッチ回路２０ｂから入力されたＲの画像信号のサンプリング値を保持する。制御回路２２は、切替スイッチ回路２０ａ，２０ｂに対してＲの画像信号を選択する制御信号を出力した後、切替スイッチ回路２０ｂからデジタル化されたＲの画像信号のサンプリング値が新たに出力されるタイミングでＲの画像信号に対する補間フィルタ３０に対してシフト信号Ｓを出力する。補間フィルタ３０は、シフト信号Ｓを受信すると、シフトレジスタ３２−１〜３２−７に保持されているデータをそれぞれ右隣のシフトレジスタにシフトさせる。シフトレジスタ３２−１には、切替スイッチ２０ｂから入力されたサンプリング値が新たに保持される。

補間フィルタ３０に新たに入力されたサンプリング値及びシフトレジスタ３２−１〜３２−７に保持されたサンプリング値はそれぞれ係数演算器３４−１〜３４−８へと出力される。係数演算器３４−１〜３４−８は、それぞれ補間フィルタ３０に新たに入力されたサンプリング値及びシフトレジスタ３２−１〜３２−７に保持されているサンプリング値と係数演算器３４−１〜３４−８毎に決められた係数α_１〜α_８との積を算出して和算器３６へ出力する。和算器３６は、係数演算器３４−１〜３４−８から受けた演算値を総て足し合わせて推定値として出力する。

例えば、切替スイッチ回路２０ａ，２０ｂによりＲ，Ｇ，Ｂの画像信号及びダミーに対する端子がサンプリング周波数ｆ_０／４で順次切り替えられ、図５に示すように、位相クロックカウンタが１のときにＲの画像信号からタイミングｔ_Ｒ１〜ｔ_Ｒ８でサンプリングされている場合、タイミングｔ_Ｒ５から５／（２ｆ_０）だけ後に基準補間時刻ｔ_０を設定すると、係数演算器３４−１〜３４−８の係数α_１〜α_８を位相クロックカウンタの値に合わせて図６のフェーズ１の通り設定することによって基準補間時刻ｔ_０におけるＲの画像信号の値を推定することができる。このとき、補間フィルタ３０は、図３にラインＢ（破線）で示すように、周波数０〜ｆ_０／８を通過帯域とするローパスフィルタ特性を有する補間フィルタとして機能する。

Ｇ及びＢの画像信号に対する補間フィルタ３０も同様に構成することができる。Ｒの画像信号に対するサンプリングタイミングｔ_Ｒ５から５／（２ｆ_０）だけ後の基準補間時刻ｔ_０は、Ｇの画像信号に対するサンプリングタイミングｔ_Ｇ５から３／（２ｆ_０）だけ後、Ｂの画像信号に対するサンプリングタイミングｔ_Ｂ５から１／（２ｆ_０）だけ後の時刻にそれぞれ相当する。従って、共通の基準補間時刻ｔ_０におけるＧ及びＢの画像信号の値は、係数演算器３４−１〜３４−８の係数α_１〜α_８をそれぞれ位相クロックカウンタの値に合わせて図６のフェーズ２及び３に設定することによって推定することができる。

さらに、Ａ／Ｄ変換器２４においてＲ，Ｇ，Ｂの画像信号から新たなサンプリングを行う度に、色ずれ補償回路２６においてサンプリング値から基準補間時刻ｔ_１，ｔ_２，・・・の補間値を求めることかできる。

このとき、係数α_１〜α_８を定めるフェーズは、各基準色の画像信号のサンプリング周期と基準補間時刻の周期及び補間に用いられるサンプリング時刻と基準補間時刻の位相ずれに応じて決定される。本実施の形態では、各基準色の画像信号のサンプリング周期及び基準補間時刻の周期は共に４／ｆ_０であり、基準補間時刻ｔ_０，ｔ_１，ｔ_２，・・・はＲの画像信号のサンプリング時刻ｔ_Ｒ５，ｔ_Ｒ４，・・・から常に５／（２ｆ_０）だけ後の時刻となり、Ｒの画像信号のサンプリング値に対してフェーズ１の係数α_１〜α_８を用いて演算することによって基準補間時刻ｔ_０，ｔ_１，ｔ_２，・・・における補間値を求めることができる。同様に、基準補間時刻ｔ_０，ｔ_１，ｔ_２，・・・はＧの画像信号のサンプリング時刻ｔ_Ｇ５，ｔ_Ｇ４，・・・から常に３／（２ｆ_０）だけ後の時刻となり、Ｇの画像信号のサンプリング値に対してフェーズ２の係数α_１〜α_８を用いて演算することによって基準補間時刻ｔ_０，ｔ_１，ｔ_２，・・・における補間値を求めることができる。また、基準補間時刻ｔ_０，ｔ_１，ｔ_２，・・・はＢの画像信号のサンプリング時刻ｔ_Ｂ５，ｔ_Ｂ４，・・・から常に１／（２ｆ_０）だけ後の時刻となり、Ｂの画像信号のサンプリング値に対してフェーズ３の係数α_１〜α_８を用いて演算することによって基準補間時刻ｔ_０，ｔ_１，ｔ_２，・・・における補間値を求めることができる。

以上のように、それぞれ周期４／ｆ_０だけずれてサンプリングされたＲ，Ｇ，Ｂの画像信号のサンプリング値に対して周波数０〜ｆ_０／８の通過帯域をもつローパスフィルタ特性を有する補間フィルタを適用することによって同一の基準補間時刻ｔ_０における画像信号を求めることができる。この基準補間時刻ｔ_０におけるＲ，Ｇ，Ｂの画像信号を用いることによって、カラーのビデオ信号の色ずれを低減することができる。その結果、カラーのビデオ信号に基づいて色再現性の良い高画質の画像を表示させることができる。また、補間フィルタのローパス特性を強めることにより、後段の縮小フィルタ等のフィルタ特性を緩やかにすることができ、その回路構成も簡易なものとすることができる。

＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態における画像信号処理装置１０２は、図７に示すように、切替スイッチ回路４０ａ，４０ｂ、制御回路４２、Ａ／Ｄ変換器４４及び色ずれ補償回路４６を含んで構成される。

切替スイッチ回路４０ａは、入力３端子対出力１端子の切替スイッチである。カラーのビデオ信号は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各基準色の画像信号に分離され切替スイッチ回路４０ａの入力端子ａ１〜ａ３にそれぞれ入力される。切替スイッチ回路４０ａの出力端子ａ０はＡ／Ｄ変換器４４の入力端子に接続される。切替スイッチ回路４０ｂは、入力１端子対出力３端子の切替スイッチである。Ａ／Ｄ変換器４４からの出力信号は、切替スイッチ回路４０ｂの入力端子ｂ０に接続され、切替スイッチの接続状態に応じて出力端子ｂ１〜ｂ３から出力される。

制御回路４２は、位相クロックカウンタ４２ａ及び調整クロックカウンタ４２ｂを含んで構成される。制御回路４２には、画像信号処理装置１０２の外部から位相クロックＣｐが入力される。位相クロックカウンタ４２ａは２ビットのカウンタであり、位相クロックＣｐが「Ｈレベル」になる度にそのカウンタ値を０，１，２の順に繰り返しカウントする。位相クロックカウンタ４２ａのカウンタ値は各基準色の画像信号のサンプリング周期を示す。例えば、位相クロックカウンタ４２ａのカウンタ値が０，１，２の場合にそれぞれＲ，Ｇ，Ｂの画像信号からサンプリングを行う。調整クロックカウンタ４２ｂも２ビットのカウンタであり、位相クロックＣｐが「Ｈレベル」になる度にそのカウンタ値を０，１，２，３の順に繰り返しカウントする。調整クロックカウンタ４２ｂは、各基準色のサンプリング値に対して補間を行う際の周期を示す。調整クロックカウンタ４２ｂは、サンプリング周期と後に行われる補間の周期とのずれを調整するために用いられる。制御回路４２は、位相クロックカウンタ４２ａのカウンタ値に応じて、切替スイッチ４０ａ，４０ｂへ制御信号を出力する。また、制御回路４２は、位相クロックカウンタ４２ａ及び調整クロックカウンタ４２ｂのカウンタ値に応じて色ずれ補償回路４６を制御する。

切替スイッチ回路４０ａ及び４０ｂは、制御回路４２からの制御信号によって切り替えられる。このとき、図８に示すように、位相クロックカウンタ４２ａのカウンタ値に応じて、それぞれ端子ａ１と端子ｂ１、端子ａ２と端子ｂ２又は端子ａ３と端子ｂ３とが対として同じタイミングでＡ／Ｄ変換器４４に接続されるように制御される。位相クロックカウンタ４２ａのカウンタ値が０のタイミングでは、入力端子ａ１と出力端子ａ０とが接続され、入力端子ｂ０と出力端子ｂ１とが接続されることにより、Ｒの画像信号がＡ／Ｄ変換器４４に入力され、Ｒの画像信号がサンプリングされることによってデジタル化が行われる。同様に、位相クロックカウンタ４２ａのカウンタ値が１のタイミングではＧの画像信号がサンプリングされることによってデジタル化が行われ、位相クロックカウンタ４２ａのカウンタ値が２のタイミングではＢの画像信号がサンプリングされることによってデジタル化が行われる。従って、位相クロックＣｐが周波数ｆ_０であるとすると、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画像信号は周波数ｆ_０／３でサンプリングされる。

例えば、位相クロックＣｐの周波数ｆ_０が２７ＭＨｚであったとすると、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画像信号はｆ_０／３＝９ＭＨｚのサンプリング周波数でサンプリングされる。画像信号を１３．５ＭＨｚでサンプリングした場合に一水平ラインが７２０画素で表現されるとすると、９ＭＨｚのサンプリング周波数でＲ，Ｇ，Ｂの各画像信号をサンプリングした場合には一水平ラインは４８０画素で表現されることになる。

デジタル化されたＲ，Ｇ，Ｂの各画像信号は、切替スイッチ回路４０ｂから出力されると色ずれ補償回路４６に入力される。色ずれ補償回路４６は、図３に示すような周波数０〜ｆ_０／８までのローパスフィルタ特性を有する補間フィルタ５０を含んで構成される。周波数ｆ_０／８の信号のみを通過させるローパスフィルタ特性を有する補間フィルタを用いることにより、サンプリング周波数ｆ_０／３でサンプリングされた画像信号のサンプリング値から６．７５ＭＨｚでサンプリングされたサンプリング値を求めることができる。画像信号を１３．５ＭＨｚでサンプリングした場合に一水平ラインが７２０画素で表現されるとすると、９ＭＨｚのサンプリング周波数でサンプリングされた画像信号を第１の実施の形態と同様に一水平ラインは３６０画素で表現される画像信号に変換することができる。

色ずれ補償回路４６に含まれる補間フィルタ５０は、図９に示すように、８タップのデジタルフィルタで構成することができる。補間フィルタ５０は、Ｒのサンプリング値に対する７つのシフトレジスタＲ１〜Ｒ７、Ｇのサンプリング値に対する８つのシフトレジスタＧ１〜Ｇ８、及びＢのサンプリング値に対する８つのシフトレジスタＢ１〜Ｂ８、切替スイッチ回路５２、係数演算器５４、和算器５６及び切替スイッチ回路５８を含んで構成される。

補間フィルタ５０には、位相クロックカウンタ４２ａのカウンタ値及び調整クロックカウンタ４２ｂのカウンタ値が入力され、これらのカウンタ値により各構成要素が制御される。位相クロックカウンタ４２ａのカウンタ値が０である場合、シフトレジスタＲ１〜Ｒ６に保持されているデータがそれぞれ右隣のシフトレジスタにシフトされる。シフトレジスタＲ１には、Ａ／Ｄ変換器４４から入力されていたＲの画像信号からのサンプリング値が新たに保持される。また、Ａ／Ｄ変換器４４からはＲの画像信号から新たにサンプリングされたサンプリング値が入力される。同様に、位相クロックカウンタ４２ａのカウンタ値が１である場合、シフトレジスタＧ１〜Ｇ７に保持されているデータがそれぞれ右隣のシフトレジスタにシフトされ、シフトレジスタＧ１にはＡ／Ｄ変換器４４から入力されていたＧの画像信号からのサンプリング値が保持され、Ａ／Ｄ変換器４４からＧの画像信号からサンプリングされたサンプリング値が新たに入力される。また、位相クロックカウンタ４２ａのカウンタ値が２である場合、シフトレジスタＢ１〜Ｂ７に保持されているデータがそれぞれ右隣のシフトレジスタにシフトされ、シフトレジスタＢ１にはＡ／Ｄ変換器４４から入力されていたＢの画像信号からのサンプリング値が保持され、Ａ／Ｄ変換器４４からＢの画像信号からサンプリングされたサンプリング値が新たに入力される。

シフトレジスタＲ１〜Ｒ７，Ｇ１〜Ｇ８，Ｂ１〜Ｂ８に保持されたサンプリング値は切替スイッチ回路５２に入力される。切替スイッチ回路５２は、制御回路４２から位相クロックカウンタ４２ａ及び調整クロックカウンタ４２ｂのカウンタ値を受けて、係数演算器５４に入力されるサンプリング値を選択する。切替スイッチ回路５２には、入力５端子対出力１端子の切替スイッチが８つ設けられ、それぞれ入力端子Ｃ１〜Ｃ５のいずれか１つを出力端子Ｃ０に接続する。図１０に示すように、位相クロックカウンタ４２ａ及び調整クロックカウンタ４２ｂのカウンタ値の組み合わせに応じて切替スイッチ回路５２の各切替スイッチは切り替えられる。調整クロックカウンタ４２ｂのカウンタ値が０の場合、位相クロックカウンタ４２ａのカウンタ値が０〜２によらず、入力端子Ｃ１と出力端子Ｃ０とが接続され、新たに入力されたＲの画像信号からのサンプリング値及びシフトレジスタＲ１〜Ｒ７に保持されたサンプリング値が係数演算器５４−１〜５４−８にそれぞれ入力される。調整クロックカウンタ４２ｂのカウンタ値が１の場合、位相クロックカウンタ４２ａのカウンタ値が０又は２であれば、入力端子Ｃ２と出力端子Ｃ０とが接続され、新たに入力されたＧの画像信号からのサンプリング値及びシフトレジスタＧ１〜Ｇ７に保持されたサンプリング値が係数演算器５４−１〜５４−８にそれぞれ入力される。位相クロックカウンタ４２ａのカウンタ値が１であれば、入力端子Ｃ４と出力端子Ｃ０とが接続され、シフトレジスタＧ１〜Ｇ８に保持されたサンプリング値が係数演算器５４−１〜５４−８にそれぞれ入力される。調整クロックカウンタ４２ｂのカウンタ値が２の場合、位相クロックカウンタ４２ａのカウンタ値が１であれば、入力端子Ｃ３と出力端子Ｃ０とが接続され、新たに入力されたＢの画像信号からのサンプリング値及びシフトレジスタＢ１〜Ｂ７に保持されたサンプリング値が係数演算器５４−１〜５４−８にそれぞれ入力される。位相クロックカウンタ４２ａのカウンタ値が０又は２であれば、入力端子Ｃ５と出力端子Ｃ０とが接続され、シフトレジスタＢ１〜Ｂ８に保持されたサンプリング値が係数演算器５４−１〜５４−８にそれぞれ入力される。調整クロックカウンタ４２ｂのカウンタ値が３であれば、補間値を求める必要がなく、切替スイッチはどこに接続されていても良い。

係数演算器５４は、切替スイッチ回路５２から入力されたサンプリング値と係数演算器５４−１〜５４−８に定められた係数α_１〜α_８との積を算出して和算器３６へ出力する。図１１のように、位相クロックカウンタ４２ａ及び調整クロックカウンタ４２ｂのカウンタ値の組み合わせによってフェーズが決定される。各係数演算器５４−１〜５４−８の係数α_１〜α_８は、図１２のように、フェーズ毎に設定される。このとき、係数α_１〜α_８を定めるフェーズは、各基準色の画像信号のサンプリング周期と基準補間時刻の周期及び補間に用いられるサンプリング時刻と基準補間時刻の位相ずれに応じて決定される。フェーズ０の係数が設定されると、補間フィルタ５０は、係数α_５が演算されるサンプリング値がサンプリングされた時刻から１／（２ｆ_０）だけ遅れた基準サンプル時刻の値を推定するフィルタとして機能する。フェーズ１の係数が設定されると、補間フィルタ５０は、係数α_５が演算されるサンプリング値がサンプリングされた時刻から３／（２ｆ_０）だけ遅れた基準サンプル時刻の値を推定するフィルタとして機能する。フェーズ２の係数が設定されると、補間フィルタ５０は、係数α_５が演算されるサンプリング値がサンプリングされた時刻から５／（２ｆ_０）だけ遅れた基準サンプル時刻の値を推定するフィルタとして機能する。

和算器５６は、係数演算器５４−１〜５４−８から受けた演算値を総て足し合わせて推定値として出力する。切替スイッチ回路５８は、制御回路４２から調整クロックカウンタ４２ｂのカウンタ値を受けて、和算器５６からの出力先を選択する。調整クロックカウンタ４２ｂのカウンタ値が０のタイミングでは、入力端子ｄ０と出力端子ｄ１とが接続され、和算器５６の出力値がＲの補間値として出力される。同様に、調整クロックカウンタ４２ｂのカウンタ値が１のタイミングでは、入力端子ｄ０と出力端子ｄ２とが接続され、和算器５６の出力値がＧの補間値として出力される。また、調整クロックカウンタ４２ｂのカウンタ値が２のタイミングでは、入力端子ｄ０と出力端子ｄ３とが接続され、和算器５６の出力値がＢの補間値として出力される。そして、調整クロックカウンタ４２ｂのカウンタ値が３のタイミングでは、補間値を求める必要がないので、入力端子ｄ０と出力端子ｄ４（ダミー端子）が接続される。

図１３を用いて、本実施の形態における画像信号処理装置の作用について具体的に説明する。位相クロックカウンタ４２ａ及び調整クロックカウンタ４２ｂのカウンタ値が共に０のときにはＡ／Ｄ変換器４４によりＲの画像信号からサンプリングが行われる。位相クロックカウンタ４２ａのカウンタ値が０であるので、シフトレジスタＲ１〜Ｒ６のデータがそれぞれ次のシフトレジスタにシフトされ、シフトレジスタＲ１にはその入力端子に入力されていたサンプリング値が保持され、新たにＲの画像信号からサンプリングされたサンプリング値が補間フィルタ５０に入力される。切替スイッチ回路５２では入力端子Ｃ１と出力端子Ｃ０とが接続され、新たにＲの画像信号からサンプリングされたサンプリング値及びシフトレジスタＲ１〜Ｒ７に保持されたサンプリング値がそれぞれ係数演算器５４−１〜５４−８に入力される。係数演算器５４ではフェーズ０の係数α_１〜α_８が設定される。また、切替スイッチ回路５８では、入力端子ｄ０と出力端子ｄ１とが接続される。その結果、シフトレジスタＲ５に保持されているサンプリング値がサンプリングされた時刻ｔ_Ｒ５から１／（２ｆ_０）だけ遅れた基準サンプル時刻ｔ_０におけるＲの画像信号の補間値が出力される。

次に、制御回路４２に位相クロックＣｐが入力されると、位相クロックカウンタ４２ａ及び調整クロックカウンタ４２ｂのカウンタ値は共に１となる。このとき、Ａ／Ｄ変換器４４によりＧの画像信号からサンプリングが行われる。位相クロックカウンタ４２ａのカウンタ値が１であるので、シフトレジスタＧ１〜Ｇ７のデータがそれぞれ次のシフトレジスタにシフトされ、シフトレジスタＧ１にはその入力端子に入力されていたサンプリング値が保持され、補間フィルタ５０には新たにＧの画像信号からサンプリングされたサンプリング値が入力される。切替スイッチ回路５２では入力端子Ｃ４と出力端子Ｃ０とが接続され、シフトレジスタＧ１〜Ｇ８に保持されたサンプリング値がそれぞれ係数演算器５４−１〜５４−８に入力される。係数演算器５４ではフェーズ２の係数α_１〜α_８が設定され、切替スイッチ回路５８では入力端子ｄ０と出力端子ｄ２とが接続される。その結果、シフトレジスタＧ６に保持されているサンプリング値がサンプリングされた時刻ｔ_Ｇ６から５／（２ｆ_０）だけ遅れた基準サンプル時刻ｔ_０におけるＧの画像信号補間値が求められ、色ずれ補償回路２６から出力される。

次に、制御回路４２に位相クロックＣｐが入力されると、位相クロックカウンタ４２ａ及び調整クロックカウンタ４２ｂのカウンタ値は共に２となる。このとき、Ａ／Ｄ変換器４４によりＢの画像信号からサンプリングが行われる。位相クロックカウンタ４２ａのカウンタ値が２であるので、シフトレジスタＢ１〜Ｂ７のデータがそれぞれ次のシフトレジスタにシフトされ、シフトレジスタＢ１にはその入力端子に入力されていたサンプリング値が保持され、補間フィルタ５０には新たにＢの画像信号からサンプリングされたサンプリング値が入力される。切替スイッチ回路５２では入力端子Ｃ５と出力端子Ｃ０とが接続され、シフトレジスタＢ１〜Ｂ８に保持されたサンプリング値がそれぞれ係数演算器５４−１〜５４−８に入力される。係数演算器５４ではフェーズ１の係数α_１〜α_８が設定され、切替スイッチ回路５８では入力端子ｄ０と出力端子ｄ３とが接続される。その結果、シフトレジスタＢ６に保持されているサンプリング値がサンプリングされた時刻ｔ_Ｂ６から３／（２ｆ_０）だけ遅れた基準サンプル時刻ｔ_０におけるＢの画像信号の補間値が求められ、色ずれ補償回路２６から出力される。

以下同様に、位相クロックカウンタ４２ａ及び調整クロックカウンタ４２ｂのカウンタ値の組み合わせに基づいて、基準補間時刻ｔ_０からそれぞれ周期４／ｆ_０ずつ遅れた基準補間時刻ｔ_１，ｔ_２，・・・における画像信号の補間値が求められて出力される。

以上のように、それぞれサンプリング周波数ｆ_０／３だけずれてサンプリングされたＲ，Ｇ，Ｂの画像信号のサンプリング値に対して周波数０〜ｆ_０／８までのローパスフィルタ特性を有する補間フィルタを適用することによって周期４／ｆ_０ずつ離れた基準補間時刻ｔ_０，ｔ_１，ｔ_２・・・における画像信号を求めることができる。このように、サンプリングの周期と基準補間時刻の周期とが異なる場合、各基準色の画像信号に対するサンプリング時刻と基準補間時刻との時間間隔が随時変化するので、これらの関係を位相クロックカウンタ４２ａ及び調整クロックカウンタ４２ｂを用いることによって、それらのカウンタ値の組み合わせにより補間フィルタ５０の特性を適宜変更して補間を行うことが容易となる。その結果、Ｒ，Ｇ，Ｂの画像信号を重ね合わせて表示する際に、基準補間時刻における補間値を用いることによってカラーのビデオ信号の色ずれを低減することができる。その結果、カラーのビデオ信号に基づいて色再現性の良い高画質の画像を表示させることができる。また、補間フィルタのローパス特性を強めることにより、後段の縮小フィルタ等のフィルタ特性を緩やかすることができ、その回路構成も簡易なものとすることができる。

なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。色ずれ補償回路に含まれる補間フィルタは８タップのデジタルフィルタに限定されるものではなく、各基準色のサンプリング値から総ての基準色に対して共通する基準補間時刻における補間値を求めることができるものであれば良い。例えば、タップ数の異なるデジタルフィルタを用いても良い。さらに多くのタップ数を有するデジタルフィルタを用いることによって補間の精度をより高めることができるので好適である。

また、本実施の形態ではビデオ信号を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３基準色に分離したが、基準色の数及び種類はこれに限定されるものではない。

本発明の第１の実施の形態における画像信号処理装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態における位相クロックカウンタのカウンタ値と切替スイッチ回路の接続との関係を示す図である。 本発明の実施の形態における補間フィルタの周波数特性を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における補間フィルタの構成を示す回路図である。 本発明の第１の実施の形態における補間フィルタの作用を説明する図である。 本発明の第１の実施の形態における補間フィルタの係数の設定値を示す図である。 本発明の第２の実施の形態における画像信号処理装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態における位相クロックカウンタのカウンタ値と切替スイッチ回路の接続との関係を示す図である。 本発明の第２の実施の形態における補間フィルタの構成を示す回路図である。 本発明の第２の実施の形態における位相クロックカウンタ及び調整クロックカウンタのカウンタ値と切替スイッチ回路の接続との関係を示す図である。 本発明の第２の実施の形態における位相クロックカウンタ及び調整クロックカウンタのカウンタ値と補間フィルタのフェーズとの関係を示す図である。 本発明の第２の実施の形態における補間フィルタの係数の設定値を示す図である。 本発明の第２の実施の形態における補間フィルタの作用を説明する図である。 従来の画像信号処理装置の構成を示すブロック図である。 各画像信号に対して個別のＡ／Ｄ変換器を備えた画像信号処理装置のサンプリングの様子を示す図である。 各画像信号に対して１つのＡ／Ｄ変換器を切り替えてサンプリングを行った様子を示す図である。

符号の説明

１０ 切替スイッチ回路、１２ 制御回路、１４ Ａ／Ｄ変換器、２０ａ，２０ｂ 切替スイッチ回路、２２ 制御回路、２２ａ 位相クロックカウンタ、２４ Ａ／Ｄ変換器、２６ 色ずれ補償回路、３０ 補間フィルタ、３２ シフトレジスタ、３４ 係数演算器、３６ 和算器、４０ａ，４０ｂ 切替スイッチ回路、４２ 制御回路、４２ａ 位相クロックカウンタ、４２ｂ 調整クロックカウンタ、４４ Ａ／Ｄ変換器、４６ 色ずれ補償回路、５０ 補間フィルタ、５２ 切替スイッチ回路、５４ 係数演算器、５６ 和算器、５８ 切替スイッチ回路、Ｒ１〜Ｒ７，Ｇ１〜Ｇ８，Ｂ１〜Ｂ８ シフトレジスタ、１００，１０２ 画像信号処理装置。

Claims (12)

1. ビデオ信号から分離された複数の基準色の画像信号を受けて、前記複数の基準色の画像信号を順番に繰り返しサンプリングするサンプリング手段と、
   前記サンプリング手段において前記複数の基準色からサンプリングされたサンプリング値を受けて、基準色毎にサンプリング値を補間して総ての基準色について共通の基準補間時刻における補間値を求める補間フィルタと、
   を含むことを特徴とする画像信号処理装置。
2. 請求項１に記載の画像信号処理装置において、
   前記補間フィルタは、前記基準補間時刻の周期の逆数の１／２として算出される周波数以下の通過帯域を有するローパスフィルタ特性を有することを特徴とする画像信号処理装置。
3. 請求項１又は２に記載の画像信号処理装置において、
   前記補間フィルタは、連続してサンプリングされた基準色毎の複数のサンプリング値に基づいて前記基準補間時刻における補間値を求めるデジタルフィルタを含むことを特徴とする画像信号処理装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像信号処理装置において、
   前記サンプリング手段における各基準色の画像信号のサンプリング時刻の周期をカウントする位相クロックカウンタと、前記補間フィルタにおける前記基準補間時刻の周期をカウントする調整クロックカウンタと、を含み、
   前記位相クロックカウンタ及び前記調整クロックカウンタのカウンタ値の組み合わせに基づいて前記補間フィルタの特性を変更することを特徴とする画像信号処理装置。
5. ビデオ信号から分離された複数の基準色の画像信号を受けて、前記複数の基準色の画像信号を順番にサンプリングするサンプリング工程と、
   前記サンプリング工程において前記複数の基準色からサンプリングされたサンプリング値を受けて、基準色毎にサンプリング値を補間して総ての基準色について共通の基準補間時刻における補間値を求める補間フィルタを用いて補間を行う補間工程と、
   を含むことを特徴とする画像信号処理方法。
6. 請求項５に記載の画像信号処理方法において、
   前記補間フィルタは、前記基準補間時刻の周期の逆数の１／２として算出される周波数以下の通過帯域を有するローパスフィルタ特性を有することを特徴とする画像信号処理方法。
7. 請求項５又は６に記載の画像信号処理方法において、
   前記補間フィルタは、連続してサンプリングされた基準色毎の複数のサンプリング値に基づいて前記基準補間時刻における補間値を求めるデジタルフィルタを含むことを特徴とする画像信号処理方法。
8. 請求項５〜７のいずれか１つに記載の画像信号処理方法において、
   位相クロックカウンタを用いて各基準色の画像信号のサンプリング時刻の周期をカウントし、調整クロックカウンタを用いて前記基準補間時刻の周期をカウントし、
   前記補間工程では、前記位相クロックカウンタ及び前記調整クロックカウンタの値の組み合わせに基づいて前記補間フィルタの特性を変更して補間処理を行うことを特徴とする画像信号処理方法。
9. コンピュータを、
   ビデオ信号から分離された複数の基準色の画像信号を受けて、前記複数の基準色の画像信号を順番に繰り返しサンプリングするサンプリング手段と、
   前記サンプリング手段において前記複数の基準色からサンプリングされたサンプリング値を受けて、基準色毎にサンプリング値を補間して総ての基準色について共通の基準補間時刻における補間値を求める補間フィルタと、
   を含む画像信号処理装置として機能させることを特徴とする画像信号処理プログラム。
10. 請求項９に記載の画像信号処理プログラムにおいて、
    前記補間フィルタを、前記基準補間時刻の周期の逆数の１／２として算出される周波数以下の通過帯域を有するローパスフィルタ特性を有するフィルタとして機能させることを特徴とする画像信号処理プログラム。
11. 請求項９又は１０に記載の画像信号処理プログラムにおいて、
    前記補間フィルタを、連続してサンプリングされた基準色毎の複数のサンプリング値に基づいて前記基準補間時刻における補間値を求めるデジタルフィルタとして機能させることを特徴とする画像信号処理プログラム。
12. 請求項９〜１１のいずれか１つに記載の画像信号処理プログラムにおいて、
    前記コンピュータを、
    前記サンプリング手段における各基準色の画像信号のサンプリング時刻の周期をカウントする位相クロックカウンタと、前記補間フィルタにおける前記基準補間時刻の周期をカウントする調整クロックカウンタと、して機能させ、
    前記位相クロックカウンタ及び前記調整クロックカウンタのカウンタ値の組み合わせに基づいて前記補間フィルタの特性を変更させることを特徴とする画像信号処理プログラム。

Images