JP2007067809A - クロスカラー及びドット妨害除去装置と方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低解像度の例えばスタンダード（ＳＤ）信号をＨＤ信号に変換している入力信号が到来したときに適切なクロスカラー及びドット妨害除去動作を得る。
【解決手段】この装置は、入力信号と１フレーム遅延信号を用いてフレーム間で平均値算出処理を行い、クロスカラー及びドット妨害成分を低減した出力を得るフレーム間平均遅延処理部（０３）と、前記入力信号が、低解像度の信号を高解像度信号へアップコンバートしたアップコンバート信号であった場合に、前記フレーム間平遅延処理部を動作状態に設定するアップコンバート信号検出部（０４）とを有する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、クロスカラー及びドット妨害除去装置と方法に関するもので、特に映像信号として、ハイディフィニション（ＨＤ）信号を受け取った際に有効な装置及び方法である。さらに詳しくは、受け取ったＨＤ信号が、そのソースから本来のＨＤ信号であるのか、或いは例えばスタンダード（ＳＤ）信号をＨＤ信号に変換したものであるのかを判別する。そしてこの判別結果に応じて、適応的なクロスカラー及びドット妨害除去動作を得るものである。

カラー映像信号が伝送される場合、カラー信号と輝度信号とがそれぞれ別々に異なる周波数で変調されたのち合成され、復号映像信号として伝送される。従って、受信側では、復号映像信号から変調カラー信号をフィルタで分離し、また、分離した変調カラー信号を前記復号映像信号から引き算することで、変調輝度信号を取り出している。ここで、分離した変調カラー信号には、絵柄によっては輝度信号の高域成分が残存する場合があることが知られている。このような高域成分をクロスカラー妨害あるいはドット妨害と称している。

上記したようなクロスカラー及びドット妨害を除去するために、例えば特許文献１、２、３に記載されるような技術がある。

一方、最近では、画像圧縮符号化技術が進歩して、放送局あるいは記録媒体などから圧縮符号化されたハイディフィニション（ＨＤ）信号を受け取る受信装置あるいは再生装置が開発されている。しかし、この受け取るＨＤ信号は、必ず、そのソースが本来のＨＤ信号であるとは限らない、スタンダード（ＳＤ）信号がＨＤ信号に変換されている場合もある（例えば特許文献４）。
特開２００４−１２８９３６公報 特許第３１８６３３６号公報 特開２００４−０４０２９１公報 特開２００４−２８９７５３公報

ここで発明者等は、スタンダード（ＳＤ）信号あるいはもともと解像度の低い（ＨＤ信号より解像度が低い）信号がＨＤ信号に変換されて送られて来た信号を再生したとき、上記のクロスカラー及びドット妨害が多く発生することに着目した。

そこでこの発明の一実施の形態の目的は、スタンダード（ＳＤ）信号をＨＤ信号に変換している信号が到来したときに適切なクロスカラー及びドット妨害除去動作を得るクロスカラー及びドット妨害除去装置と方法を提供することにある。

またこの発明のさらに他の実施形態の目的は、さらに画像の動き検出結果も合わせて上記の適切なクロスカラー及びドット妨害除去動作を得るクロスカラー及びドット妨害除去装置と方法を提供することにある。

この発明の一実施の形態では、入力信号と１フレーム遅延信号を用いてフレーム間で平均値算出処理を行い、クロスカラー及びドット妨害成分を低減した出力を得るフレーム間平均遅延処理部と、前記入力信号が、第１の解像度の信号を前記第１の解像度よりも解像度が高い第２の解像度の信号へアップコンバートしたアップコンバート信号であった場合に、前記フレーム間平遅延処理部を動作状態に設定するアップコンバート信号検出部とを有する。

上記した手段により、クロスカラー及びドット妨害が多く発生しやすい信号が到来したとき、適切なクロスカラー及びドット妨害除去動作を得ることができる。

以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態を詳細に説明する。図１はこの発明の基本構成を示している。入力端子１０には、ＨＤ信号（輝度及び色信号）が入力される。ＨＤ信号（入力信号Ｓ１とする）は、フィールドメモリ０１、０２の直列回路と、ＳＤアップコンバート信号検出部０４に入力される。フィールドメモリ０２の出力信号Ｓ３と、先の入力信号Ｓ１とは、平均値算出処理部０３にて｛（Ｓ１＋Ｓ３）/２｝の演算処理が施される。ここでは、色信号及び輝度信号が処理される。そして出力端子１２に出力信号Ｓ６が出力される。

クロスカラー成分及びドット妨害成分は、１フレーム間では、逆位相である。このために静止画の場合、クロスカラー成分及びドット妨害成分が入力信号Ｓ１に含まれていた場合、この成分は平均値算出処理部０３にてキャンセルされることになる。

さらにここで、例えばＳＤアップコンバート信号、つまり第１の解像度の信号をこの第１の解像度よりも解像度が高い第２の解像度の信号へ変換したアップコンバート信号には、クロスカラー成分及びドット妨害成分が比較的多く含まれる場合があることに着目している。したがって、ＳＤアップコンバート信号検出部０４によって、入力信号Ｓ１が、ＳＤアップコンバート信号であるのか否かを判定している。ＳＤアップコンバート信号検出部０４は、輝度信号のみを利用してもよいし、輝度及び色信号を利用してもよい。ＳＤアップコンバート信号であるのか否かをどのように判定するかについては、さらに後で詳しく説明する。

今、入力信号Ｓ１がＳＤアップコンバート信号であった場合には、検出部０４は、平均値算出処理部０３を制御し、｛（Ｓ１＋Ｓ３）/２｝の演算処理を実行させる。このために、ＳＤアップコンバート信号に比較的多く含まれるクロスカラー成分及びドット妨害成分を効果的に低減することができる。

図２には、さらにこの発明の実施の形態を具体的に示している。即ち、信号Ｓ３は、さらにフィールドメモリ０５、０６の直列回路に入力される。フィールドメモリ０６の出力信号Ｓ５と入力信号Ｓ１は、２フレーム間動き検出部０７に入力される。動画像が入力している場合、２フレーム間動き検出部０７は、画像動き検出信号を出力し、平均値算出処理部０３の動作を抑制する。

つまり、２フレーム間動き検出部０７は、画像の静止動きの量αを動き検出信号として検出し、この検出値を利用して平均値算出処理部０３の動作を以下の式に基づいて制御している。

Ｓ６＝Ｓ１＋α｛（Ｓ３−Ｓ１）／２｝
静止画の場合は、α＝１として定義され、αは、画像の動きの量に応じて、例えば１から０の間で段階的に変化する。画像動きが大きくなるほど、出力信号は、入力信号の比率が大きくなる。

今、αが１であると上記の式は、Ｓ６＝｛（Ｓ１＋Ｓ３）/２｝である。αが０であると、Ｓ６＝Ｓ１である。

平均値算出処理部０３は、ＳＤアップコンバート信号検出部０４からＳＤアップコンバート信号が入力されているときは、基本的に平均値算出処理動作をオン状態に設定される。そして上記した動き検出信号に基づいて平均値算出処理の程度を制御されている。またＨＤ信号が入力しているときは、平均値算出処理動作は基本的にはオフされ、入力がそのままスルーとなる。

図３はこの発明の他の実施の形態である。図２と同一部分には、同一符号を付している。この例は、画像動きを検出するために１フレーム間の信号の差をチェックすることにより、画像の動きを検出している。このために、フレーム間動き検出部０８が設けられ、信号Ｓ３と入力信号Ｓ１間の差信号から、動画、静画の判定を行い、先のαを得ている。その他の部分は、図２に示した実施の形態と同じであるから、図３と同一符号を付して説明は省略する。

図４には、ＳＤアップコンバート信号検出部０４がＳＤアップコンバート信号であるのか否かを判定する際の動作を示している。

ＳＤアップコンバート信号は、ＳＤ→ＨＤ変換時に足りない領域をサイドパネルにて補いＨＤ信号とする手法があることを利用し、このサイドパネルの有無検出によりＳＤアップコンバート信号であるか否かを判定することできる（方法（１））。または、ＳＤ→ＨＤ変換時に画面を拡張する際、ＨＤ信号の周波数帯域に対し、ＳＤアップコンバート信号は低周波側の限定された信号帯域しか使用されていない。そこでこのことを利用し、入力輝度（Ｙ）信号周波数帯域検出によるＳＤアップコンバート信号を判定することができる（方法（２））。若しくは両方の方法（１）、（２）を用いて判定を行う。

図４の例は、ＳＤアップコンバート信号検出の第１の実施例を示す。サイドパネルがあるか否かの検出を、サイドパネル領域のＹ信号の黒レベル判定により行う（ステップＳＡ１）。まず黒レベル判定のための閾値Ｂを用意し、入力信号Ｓ１の値Ａと比較し、閾値よりレベルが高ければ（Ａ＞Ｂならば）１を返し、そうでない場合は０を返す。

これを上記サイドパネル領域について結果をカウントすることで値を積分（ステップＳＡ２）する。そして、出された積分値がある閾値以下である際に、サイドパネル領域が黒レベルであると判定（ステップＳＡ３）する。この判定が複数のフィールドに渡り、ある時間以上連続した場合に、サイドパネルが存在しておりＳＤアップコンバート信号であると判定（ステップＳＡ４）し、平均値算出処理をオン（ＯＮ）させる（ステップＳＡ５）。これ以外のときは、平均値算出処理をオフ（ＯＦＦ）させる（ステップＳＡ５）。

図５にＳＤアップコンバート信号検出の第２の実施例を示す。これは上記サイドパネル検出を、サイドパネル領域の輝度、及び色信号の連続時間一様静止判定により行う。つまり、サイドパネル領域での輝度及び色信号が連続した時間一様な静止画であることを判定する。まずＳ１の上記サイドパネル領域内にて輝度信号Ｙ、色差信号Ｃｒ、Ｃｂそれぞれの平均値を求め（ステップＳＢ８）、値を保持しておく（ステップＳＢ９）。

そして１フィールド前の上記平均値を読出し（ステップＳＢ１）、この平均値と入力信号Ｓ１の差をＹ、Ｃｒ、Ｃｂそれぞれについて算出する。そして、Ｙ、Ｃｒ、Ｃｂのうちこの差が一つでも静止判定閾値よりレベルが高ければ１を返し、全て静止判定閾値以下であれば０を返す（ステップＳＢ２）。

この処理を上記サイドパネル領域について行い、結果をカウントすることで値を積分する（ステップＳＢ３）。出された積分値がある閾値以下である際にサイドパネル領域は静止画であると判定（ステップＳＢ４）する。これが複数のフィールドに渡り、ある時間以上連続した場合に、サイドパネルが存在しておりＳＤアップコンバート信号であると判定（ステップＳＢ５）し、平均値算出処理をＯＮさせる（ステップＳＢ６）。これ以外の場合には、平均値算出処理をＯＦＦさせる（ステップＳＢ７）。

図６にＳＤアップコンバート信号検出の第３の実施例を示す。これは上記入力Ｙ信号周波数帯域検出を画面内の信号の周波数軸上のエネルギー分布により行う。まず入力信号Ｓ１を周波数軸変換する（ステップＳＣ１）。ある周波数値をＳＤ信号の限定された信号帯域以上に設定し、変換後のデータにこの閾値以上の信号が存在しない場合（ＳＤ信号は周波数帯域が低い）を判定する（ステップＳＣ２）。この判定が複数のフィールドに渡り、ある時間以上連続した場合（ステップＳＣ３）にＳＤアップコンバート信号であると判定し、平均値算出処理をＯＮさせる（ステップＳＣ４）。これ以外の場合は、平均値算出処理をＯＦＦさせる（ステップＳＣ５）。

図７にＳＤアップコンバート信号検出の第４の実施例を示す。これは上記入力Ｙ信号周波数帯域検出処理を行う場合、画面内の信号をＨＰＦ（高域通過フィルタ）に通し、通過後の信号のレベル分布検出を行う。

まず入力信号Ｓ１を上記限定された信号帯域を除去するＨＰＦに通す（ステップＳＥ１）。この後、フィルタの出力のレベルを図７上のグラフ例のようにヒストグラム化する（ステップＳＥ２）。

変換後のデータがあるレベル以上で存在しない際、入力信号は上記限定された信号帯域のみに存在し、ＳＤアップコンバート信号の性質と合致すると判定する（ステップＳＥ３）。これが複数のフィールドに渡り、ある時間以上連続した場合にＳＤアップコンバート信号であると判定（ステップＳＥ４）し、平均値算出処理をＯＮさせる（ステップＳＥ５）。これ以外の場合は、平均値算出処理をＯＦＦさせる（ステップＳＥ６）。

図８にＳＤアップコンバート信号検出の第５の実施例を示す。これは上記サイドパネル検出と上記入力Ｙ信号周波数帯域検出の両方を行い、どちらもＳＤアップコンバート信号と判定した場合のみ、ＳＤアップコンバート信号であると判定し、平均値算出処理をＯＮさせる。ステップＳＦ１は、図４又は図５の内容に対応し、ステップＳＦ２は、図６又は図７の内容に対応する。ステップＳＦ１，ＳＦ２からＳＤアップコンバート信号が入力しているとの判定出力が得られたときに（ステップＳＦ３）、平均値算出処理をＯＮさせる（ステップＳＦ４）。これ以外の場合は、平均値算出処理をＯＦＦさせる（ステップＳＦ５）。なお本発明の回路における色差信号（色信号）と輝度信号の処理経路は、並列的に構成されていてもよいし、時分割処理するように構成されてもよいし、いずれの場合も本発明の考え方の範疇である。また上記した説明では、ＨＤ信号よりも解像度の低い信号をＳＤ信号として説明したが、ＳＤ信号に係わらず、各種の信号が存在する。例えば、動画信号、静止画信号、従来の２４こまの映画をビデオ信号に変換したものなど各種のソースが存在する。したがって、ＳＤアップコンバート信号検出回路０４は、必ずしもＳＤ信号がアップコンバートされているのか否かを検出するものに限定されるものではなく、要は、ＨＤ信号よりも解像度の低い信号がアップコンバートされているかどうかを検出する回路であればよい。

このように、本発明によれば、ＳＤ信号をＨＤ信号にアップコンバートした番組によく発生する傾向のある、クロスカラー及びドット妨害の除去を行うことができる。特に、純粋なＨＤ信号と、ＳＤ信号をＨＤ信号にアップコンバートしたものとの混在に対して適応的なノイズ除去に有効である。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

この発明の基本的な実施形態を示す構成説明図である。 この発明の具体的な一実施形態を示す構成説明図である。 この発明の他の実施形態を示す構成説明図である。 この発明に適用されるＳＤアップコンバート信号の判定処理動作の一例を示すフローチャートである。 この発明に適用されるＳＤアップコンバート信号の判定処理動作の他の例を示すフローチャートである。 この発明に適用されるＳＤアップコンバート信号の判定処理動作のまた他の例を示すフローチャートである。 この発明に適用されるＳＤアップコンバート信号の判定処理動作のさらにまた他の例を示すフローチャートである。 この発明に適用されるＳＤアップコンバート信号の判定処理動作のまた他の例を示すフローチャートである。

符号の説明

０１，０２，０５，０６…フィールドメモリ、０３…平均値算出処理部、０４…ＳＤアップコンバート信号検出部、０７…２フレーム間動き検出部、０８…１フレーム間動き検出部。

Claims (14)

1. 入力信号と１フレーム遅延信号を用いてフレーム間で平均値算出処理を行い、クロスカラー及びドット妨害成分を低減した出力を得るフレーム間平均値算出処理部と、
   前記入力信号が、第１の解像度の信号を前記第１の解像度よりも解像度が高い第２の解像度の信号へアップコンバートしたアップコンバート信号であった場合に、前記フレーム間平均値算出処理部を動作状態に設定するアップコンバート信号検出部と
   を有したことを特徴とするクロスカラー及びドット妨害除去装置。
2. さらに、画像動き検出信号を得る動き検出部を有し、
   前記フレーム間平均値算出処理部の算出動作を、画像動きが大きくなるほど入力信号の比率を高めて出力するように、前記画像動き検出信号により制御することを特徴とする請求項１記載のクロスカラー及びドット妨害除去装置。
3. 前記動き検出部は、２フレーム間若しくは１フレーム間のいずれかで動き検出を行っていることを特徴とする請求項１記載のクロスカラー及びドット妨害除去装置。
4. 前記アップコンバート信号検出部では、サイドパネルの検出処理（１）、もしくは入力輝度信号周波数帯域検出処理（２）、もしくはサイドパネルと入力輝度信号周波数帯域検出の両方の検出処理（３）のいずれか１つを用いて行なうことを特徴とする請求項１記載のクロスカラー及びドット妨害除去装置。
5. 前記サイドパネル検出処理では、サイドパネル領域の輝度信号の黒レベルの有無を判定した結果を用いることを特徴とする請求項１記載のクロスカラー及びドット妨害除去装置。
6. 前記サイドパネル検出処理では、サイドパネル領域での輝度及び色信号が連続した時間一様な静止画であることを判定した結果を用いることを特徴とする請求項１記載のクロスカラー及びドット妨害除去装置。
7. 前記入力輝度信号周波数帯域検出処理では、画面内の信号の周波数軸上のエネルギー分布を検出した結果を用いることを特徴とする請求項１記載のクロスカラー及びドット妨害除去装置。
8. 前記入力輝度信号周波数帯域検出処理では、画面内の信号を高域通過フィルタ（ＨＰＦ）に通し、このＨＰＦ出力信号のレベル分布を検出した結果を用いることを特徴とする請求項１記載のクロスカラー及びドット妨害除去装置。
9. 入力信号と１フレーム遅延信号を用いてフレーム間で平均値算出処理を行い、クロスカラー及びドット妨害成分を低減した出力を得るフレーム間平均値算出処理部を制御するクロスカラー及びドット妨害除去方法において、
   前記入力信号が、第１の解像度の信号を前記第１の解像度よりも解像度が高い第２の解像度の信号へアップコンバートしたアップコンバート信号であるかどうかを判定し、
   前記判定結果が、前記アップコンバート信号である場合は、前記フレーム間平均値算出処理部を動作状態に設定する
   ことを特徴とするクロスカラー及びドット妨害除去方法。
10. さらに、画像動き検出信号を得る動き検出部を有し、
    前記フレーム間平均値算出処理部の算出動作を、画像動きが大きくなるほど入力信号の比率を高めて出力するように、前記画像動き検出信号により制御する
    ことを特徴とする請求項９記載のクロスカラー及びドット妨害除去方法。
11. 前記入力信号が前記アップコンバート信号であるかどうかを判定する判定処理は、
    サイドパネル領域の輝度信号の黒レベルの有無を判定し、
    前記黒レベル無し判定結果を積分し、
    所定値以下の積分値が所定時間以上連続した場合に黒レベルのサイドパネルが存在するものと判定し、平均値算出処理をオンさせる
    ことを特徴とする請求項９記載のクロスカラー及びドット妨害除去方法。
12. 前記入力信号が前記アップコンバート信号であるかどうかを判定する判定処理は、
    入力信号のサイドパネル領域内にて輝度信号Ｙ、色差信号Ｃｒ、Ｃｂそれぞれの平均値を求めた値を保持し、
    １フィールド前の上記平均値を読出し、この平均値と入力信号Ｓ１の差を輝度信号Ｙ、色差信号Ｃｒ、Ｃｂそれぞれについて算出し、
    Ｙ、Ｃｒ、Ｃｂのうちこの差が一つでも静止判定閾値よりレベルが高ければ“１”とし、全て静止判定閾値以下であれば“０”とし、
    上記サイドパネル領域の“１”をカウントすることで積分値を取得し、
    前記積分値が所定の閾値以下である際にサイドパネル領域は静止画であると判定し、
    この静止画判定が複数のフィールドに渡り、ある時間以上連続した場合にサイドパネルが存在しかつ入力信号がＳＤアップコンバート信号であると判定し、平均値算出処理をオンさせる
    ことを特徴とする請求項９記載のクロスカラー及びドット妨害除去方法。
13. 前記入力信号が前記アップコンバート信号であるかどうかを判定する判定処理は、
    前記入力信号を周波数軸変換し、
    前記周波数軸変換された後の信号に，ある周波数値以上の信号が存在しないことを判定し、
    この判定が所定時間以上連続した場合に、前記入力信号がアップコンバート信号であると判定し、平均値算出処理をオンさせる
    ことを特徴とする請求項９記載のクロスカラー及びドット妨害除去方法。
14. 前記入力信号が前記アップコンバート信号であるかどうかを判定する判定処理は、
    前記入力信号を所定の限定された信号帯域を除去する高域通過フィルタに通し、
    前記高域通過フィルタの出力のレベルをヒストグラム化し、
    ヒストグラムのデータが所定レベル以上存在しない際、入力信号はアップコンバート信号の性質と合致すると判定し、
    この判定が所定時間以上連続した場合に前記入力信号がアップコンバート信号であると判定して、平均値算出処理をオンさせる
    ことを特徴とする請求項９記載のクロスカラー及びドット妨害除去方法。

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