JP2005269647A - 画像における輪郭を強調する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 陰極線管式デジタルテレビジョンにおいて輪郭を強調する方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 本発明は、ビデオ画像中の輪郭を強調する方法に係る。本発明は、陰極線管デジタルテレビジョンに特に適用される。本発明の方法は、画像中の輪郭を検出することと、陰極線管に供給されるべき画像信号をオーバサンプリングすることと、各画素の光量を維持しながら輪郭に対応する画素のサンプルのうち少なくとも１つのサンプルのビデオレベルを増加することと、変更された信号を、陰極線管のためのアナログ信号に変換することにある。輪郭は、テレビジョンの画面上においてより精細に現れ、また、はっきりと見えるようになる。サンプリングされた信号の変更は、輪郭に対応する画素のサンプル数を減らすことと、除去されたサンプルのビデオレベルを輪郭の画素の他のサンプルに再分配することにより行われることが好適である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ビデオ画像における輪郭を強調する方法に係る。本発明は、より具体的には、陰極線管デジタルテレビジョンに適用される。

陰極線管式のアナログテレビジョンでは、テレビジョンにより表示される画像における輪郭を強調するために、ＢＳＶＭ（ビーム走査速度変調）機能が従来から用いられている。この技術は、輪郭の表示の際に電子ビームの走査速度を減少することにある。これを行うためには、最初に、ビデオ信号の強い変わり目が検出される。その後、ビームは、検出された輪郭に対応する瞬間に減速され、画像周波数を回復するよう直前及び／又は直後に加速される。このビームの減速は、２つの結果をもたらす。即ち、変わり目のエッジがより急となり、また、変わり目の強度が増加される。

デジタルテレビジョンでは、以前アナログ回路により行われていた特定の機能が、デジタル回路により行われる。しかし、これらのデジタル機能の一部は、特定の潜在的に残っているアナログ機能を適用不可能にする場合がある。これは、ＢＳＶＭ機能について言えることである。各輪郭に対し歪みのデジタル補正を使用することは、ＢＳＶＭ機能を、陰極線管式のデジタルテレビジョンには適用不可能にする。特に、補正は、３色のそれぞれについて異なり得るので、これは、テレビジョンの画面上に３つの異なる画像が同時に戻されることを意味する。赤、緑、及び青画像における輪郭は重ならず、というのは、これらの画像は異なって歪んでいるからである。３つの色は同時に走査され、１つの画像において検出される輪郭は、必ずしも他の２つのカラー画像においても見つかるわけではないので、いつビームを減速すべきか知ることができない。減速が、３色のうちの１色と同期して適用されると、次に行われる加速は、他の色に対して不十分に行われ、それらの色の解像度を減少してしまい得る。従って、ＢＳＶＭ機能は、デジタル歪み補正により陰極線式デジタルテレビジョンには適用可能ではない。

本発明は、陰極線管式デジタルテレビジョンにおいて輪郭を強調する方法を提供することを目的とする。

本発明の対象は、陰極線管により表示可能なビデオ画像中の輪郭を強調する方法であって、この方法は、以下の段階を有することを特徴とする。
−画像中の輪郭を検出する段階と、
−画像の信号を、画素周波数の倍数である周波数でサンプリングする段階と、
−各検出された輪郭について、輪郭に対応する画素のサンプルのうち少なくとも１つのサンプルのビデオレベルを増加し、その画素の全体的な光量は維持するようサンプリングされた信号を変更する段階と、
−変更されたサンプリングされた信号を、陰極線管に供給されるアナログ信号に変換する段階。

第１の実施例では、信号を変更するために、各検出された輪郭に対応する画素からＮ個のサンプルが除去され（Ｎは、１以上であり、画素のサンプルの総数より少ない）、除去されたサンプルのビデオレベルは、その画素の光量を維持するようその画素の他のサンプルに分散され、サンプルは、輪郭に対応する画素と同じ画素の線に属する隣接画素のうち少なくとも１つの画素に追加され、追加されるサンプルの総数は、Ｎ個であり、各隣接画素の全体的な光量は維持される。

Ｎ個のサンプルは、１つの隣接画素に追加され、この隣接画素は、輪郭に対応する画素とビデオレベルにおいて最大の差を有する画素であることが好適である。

第２の実施例では、信号を変更するために、検出された輪郭に対応する画素の最初のＭ個又は最後のＭ個のサンプルのビデオレベルが増加され（Ｍは、１以上であり、画素のサンプルの総数より少ない）、その画素の残りのサンプルのビデオレベルは、その画素の光量を維持するよう減少される。

Ｍ個のサンプルのビデオレベルは、同じ量で増加されることが好適である。

この実施例では、輪郭に対応する画素と、同じ線上で輪郭に対応する画素に先行する画素との間のビデオレベルにおける差が、輪郭に対応する画素と、同じ線上で輪郭に対応する画素に後続する画素との間のビデオレベルにおける差より大きい場合に、最初のＭ個のサンプルのビデオレベルが増加され、また、輪郭に対応する画素と、同じ線上で輪郭に対応する画素に先行する画素との間のビデオレベルにおける差が、輪郭に対応する画素と、同じ線上で輪郭に対応する画素に後続する画素との間のビデオレベルにおける差より小さい場合に、画素の最後のＭ個のサンプルのビデオレベルが増加される。

本発明は更に、ビデオ画像中の輪郭を強調する装置であって、
画像中の輪郭を検出する検出器と、
画像の信号を、画素周波数の倍数である周波数でサンプリングするサンプラと、
各検出された輪郭について、輪郭に対応する画素のサンプルのうち少なくとも１つのサンプルのビデオレベルを増加し、画素の全体的な光量は維持するようサンプリングされた信号を変更する計算ユニットと、
変更されたサンプリングされた信号を、陰極線管に供給されるアナログ信号に変換するデジタル／アナログ変換器と、
を含むことを特徴とする。

本発明は、添付図面を参照しながら非制限的な例として与える以下の説明を読むことにより良好に理解できるであろう。

一般的に、本発明は、画像における輪郭を検出することと、陰極線管に供給されるべき画像信号をオーバサンプリングすることと、各画素の光量を維持しながら輪郭に対応する画素のサンプルのうち少なくとも１つのサンプルのビデオレベルを増加することと、変更された信号を、陰極線管のためのアナログ信号に変換することにある。この場合、輪郭は、テレビジョンの画面上においてより精細に現れ、また、はっきりと見えるようになる。

強調された輪郭は、陰極線管において画像が水平に走査されるときは、垂直又は斜めであり、画像が垂直に走査されるときは、水平であり、また、更に斜めである。

本発明の方法は、最初に、現在の画像における輪郭を検出することにある。これを行うためには、画像は、例えば、（−１，２，−１）のタイプのフィルタといった明るい輪郭を検出するフィルタによりフィルタリングされ、次に、閾値演算により処理されることが有利である。この演算は、輪郭の強調に関連するゾーンを正確に画成することを可能にする。より高度なフィルタを用いてもよい。ビデオ処理において周知であるカニー・デリッシェ（Canny Deriche）フィルタリングは、優れた輪郭検出器の一例である。

次に、ビデオ信号は、開始ビデオ信号の画素周波数の倍数である周波数で線毎にサンプリングされる。信号は、例えば、１画素あたり４回サンプリングされる。検出された輪郭に対応するサンプリングされた信号のサンプル又はサブ画素は、以下の処理のうちの１つの処理により変更される。

第１の実施例では、検出された輪郭に対応する画素のサンプル数は、輪郭の光量は維持されるよう画素の強度を高めながら少なくされる。この原理を、図１に示す。図１の左側は、それぞれ強度Ｉ_１、Ｉ_２、及びＩ_３を有する同じ線の３つの連続画素Ｐ１、Ｐ２、及びＰ３を表す。画素Ｐ２が輪郭を表し、そのため、画素Ｐ１及びＰ３の強度より大きい強度を示す。これらの画素は、画素周波数より４倍大きい周波数でサンプリングされる。従って、各画素は、４つのサンプルを含む。本発明では、画素Ｐ２のサンプル数は、３つに減らし、そのサンプルの強度は、Ｉ_２から４／３・Ｉ_２となる。この演算は、図１の右側に示す。画素Ｐ１及びＰ３のうちの１つのサンプル数は、画素Ｐ２の１つのサンプルの損失を埋めるために１サンプル増加される。図１の例では、１つのサンプルを、画素Ｐ３に追加している。そして、画素Ｐ３のサンプルの強度は、この画素に関連付けられる光量を維持するようＩ_３から４／５・Ｉ_３に減らされる。

輪郭画素におけるサンプルの除去を埋め合わせるためにサンプル数が増加される画素は、輪郭画素と強度において最大の差を示すことが好適である。これは、図１における画素Ｐ３について言えることである。

画像Ｐ２からより多くのサンプルを除去し、同数の画素を、画素Ｐ１及びＰ３のうちのどちらかに追加することも、当然ながら、考えられる。

第２の実施例では、画像のサンプル数を減らすのではなく、この数は維持されてもよい。この場合、検出された輪郭の画素の最初のＭ個又は最後のＭ個のサンプルのビデオレベルが増加される。ただし、Ｍは、１画素あたりのサンプル総数より少なく、画素の残りのサンプルのレベルは、その画素の光量を維持するよう低くされる。

この実施例は、特に、第１の実施例が適切ではないときに、例えば、４／３・Ｉ_２の値が、テレビジョンにより表示可能な最大輝度Ｉ_ｍａｘを超えるときに、用いられる。これは、図２に示すような場合である。この実施例では、最大強度Ｉ_ｍａｘが、画素Ｐ２の最初の３つのサンプルに割当てられ、強度Ｉ’_２＝４・Ｉ_２−３・Ｉ_ｍａｘが、画素Ｐ２の最後のサンプルに割当てられる。画素Ｐ１及びＰ３は変更されない。

Ｉ_２＜Ｉ’’_２＜Ｉ_ｍａｘで、強度Ｉ’’_２を、画素Ｐ２の最初の３つのサンプルに割当て、強度Ｉ’_２＝４・Ｉ_２−３．Ｉ’’_２を、画素Ｐ２の最後のサンプルに割当てることを考えることも可能である。値Ｉ’’_２は、４・Ｉ_２−３．Ｉ’’_２が、Ｉ_３より大きいよう決められることが有利である。

最終的に、変更された信号は、元の画素周波数の４倍で動作するデジタル／アナログ変換器によりアナログ信号に変換される。このアナログ信号は、陰極線管に供給される。

当然ながら、サンプリング周波数値と、図１及び２に与えられる輪郭画素において変更されるサンプルの数Ｍは、例示的に与えたものに過ぎない。

最後に、実際面では、本発明の処理は、視野空間に対し線形空間において行われるべきである。これを行うためには、ビデオ信号に既に適用されるガンマ法とは逆のガンマ法が適用され、次に、陰極線管のガンマ法とは逆のガンマ法が、本発明の処理の後に適用される。

図３は、本発明の方法を実施する装置を示す。処理は、視野空間に対して線形空間において行われるべきであるので、装置は、カメラによりビデオ信号に既に適用されたガンマ法とは逆のガンマ法をビデオ信号に適用するための、逆ガンマＬＵＴと称する第１のＬＵＴ１０を含む。次に、信号は、例えば、上述したようなフィルタである輪郭検出器１１により画像中の輪郭を検出するよう処理される。次に、信号は、画素周波数の倍数である周波数において、サンプラ１２によりオーバサンプリングされる。サンプリングされた信号は、次に、その信号のサンプルのうちの少なくとも１つのサンプルのビデオレベルを増加するよう計算ユニット１３により変更される。次に、ガンマＬＵＴと称する第２のＬＵＴ１４により、ガンマ法が信号に適用される。最後に、この信号は、Ｄ／Ａ変換器１４によりアナログ信号に変換され、陰極線管に供給される。

本発明の方法の第１の実施例を示す図である。 本発明の方法の第２の実施例を示す図である。 図１又は２の方法を実施する装置を示す図である。

符号の説明

１０ 逆ガンマＬＵＴ
１１ 輪郭検出器
１２ サンプラ
１３ 計算ユニット
１４ ガンマＬＵＴ
１５ Ｄ／Ａ

Claims (10)

1. ビデオ画像中の輪郭を強調する方法であって、
   前記画像中の前記輪郭を検出する段階と、
   前記画像の信号を、画素周波数の倍数である周波数でサンプリングする段階と、
   各検出された輪郭について、前記輪郭に対応する画素のサンプルのうち少なくとも１つのサンプルのビデオレベルを増加し、前記画素の全体的な光量は維持するよう前記サンプリングされた信号を変更する段階と、
   前記変更されたサンプリングされた信号を、陰極線管に供給されるアナログ信号に変換する段階と、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記信号を変更するために、各検出された輪郭に対応する前記画素からＮ個のサンプルが除去され（Ｎは、１以上であり、前記画素のサンプルの総数より少ない）、前記除去されたサンプルのビデオレベルは、前記画素の光量を維持するよう前記画素の他のサンプルに分散され、
   サンプルは、前記輪郭に対応する前記画素と同じ画素の線に属する隣接画素のうち少なくとも１つの画素に追加され、追加されるサンプルの総数は、Ｎ個であり、各隣接画素の全体的な光量は維持されることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記Ｎ個のサンプルは、１つの隣接画素に追加され、
   前記隣接画素は、前記輪郭に対応する前記画素とビデオレベルにおいて最大の差を有する画素であることを特徴とする請求項２記載の方法。
4. 前記信号を変更するために、各検出された輪郭に対応する前記画素の最初のＭ個又は最後のＭ個のサンプルのビデオレベルが増加され（Ｍは、１以上であり、前記画素のサンプルの総数より少ない）、前記画素の残りのサンプルのビデオレベルは、前記画素の光量を維持するよう減少されることを特徴とする請求項１記載の方法。
5. 前記Ｍ個のサンプルのビデオレベルは、同じ量で増加されることを特徴とする請求項４記載の方法。
6. 前記輪郭に対応する前記画素と、同じ線上で前記輪郭に対応する前記画素に先行する画素との間のビデオレベルにおける差が、前記輪郭に対応する前記画素と、同じ線上で前記輪郭に対応する前記画素に後続する画素との間のビデオレベルにおける差より大きい場合に、前記最初のＭ個のサンプルのビデオレベルが増加され、
   前記輪郭に対応する前記画素と、同じ線上で前記輪郭に対応する前記画素に先行する画素との間のビデオレベルにおける差が、前記輪郭に対応する前記画素と、同じ線上で前記輪郭に対応する前記画素に後続する画素との間のビデオレベルにおける差より小さい場合に、前記画素の前記最後のＭ個のサンプルのビデオレベルが増加されることを特徴とする請求項４又は５記載の方法。
7. 前記輪郭の検出は、フィルタリング演算及び後続する閾値演算を介して達成されることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一項記載の方法。
8. 前記フィルタリング演算は、（−１，２，−１）タイプのフィルタにより達成されるフィルタリングに相当することを特徴とする請求項７記載の方法。
9. 前記フィルタリング演算は、カニー・デリッシェフィルタリングに相当することを特徴とする請求項７記載の方法。
10. ビデオ画像中の輪郭を強調する装置であって、
    前記画像中の前記輪郭を検出する検出器と、
    前記画像の信号を、画素周波数の倍数である周波数でサンプリングするサンプラと、
    各検出された輪郭について、前記輪郭に対応する画素のサンプルのうち少なくとも１つのサンプルのビデオレベルを増加し、前記画素の全体的な光量は維持するよう前記サンプリングされた信号を変更する計算ユニットと、
    前記変更されたサンプリングされた信号を、陰極線管に供給されるアナログ信号に変換するデジタル／アナログ変換器と、
    を含むことを特徴とする装置。

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