JP2007110327A - Image display apparatus and image display method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、テレビやカメラ等のデジタル画像に対して、画像のエッジにおける黒幅を自由に制御し、アナログ画像を表示するCRTテレビなどの速度変調効果を実現する方法および装置に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for realizing a speed modulation effect of a CRT television or the like that displays an analog image by freely controlling the black width at the edge of the image with respect to a digital image such as a television or a camera.
アナログのCRTテレビにおいて、スキャン速度の制御により画像エッジの特性を改善する方法がある。エッジエリアにおいてその黒側にスキャン速度を速くすることで、エッジの黒幅を太くすることができる。例えば、図9のような黒から白へ変化するエッジに対して、点Aまでは定速でスキャンし、点Aと点Bの間で定速より速い速度でスキャンし、点Bを過ぎる時点で再び定速に戻ることで、エッジの黒幅を太くすることができる。曲線i0は速度変調無しの画像エッジで、曲線i1は速度変調を行って得た画像エッジである。この方法は特許文献1と特許文献2に提案されている。 In an analog CRT television, there is a method for improving the image edge characteristics by controlling the scanning speed. By increasing the scanning speed to the black side in the edge area, the black width of the edge can be increased. For example, for an edge that changes from black to white as shown in FIG. 9, a point A is scanned at a constant speed, a point A and a point B are scanned at a speed faster than the constant speed, and the point B is passed. By returning to the constant speed again, the black width of the edge can be increased. A curve i0 is an image edge without velocity modulation, and a curve i1 is an image edge obtained by performing velocity modulation. This method is proposed in Patent Document 1 and Patent Document 2.
また、特許文献1と特許文献2の提案方法は、図10に示す効果を得ることができる。しかし、OvershootとUndershootが付くことがよく分かる。図10の曲線i0は、速度変調無しの画像エッジである。曲線i2は、図9の曲線i1と同じ速度変調を行って得た効果であるが、点Aは真っ黒ではない。この時、速いスキャン速度で電子銃はCRTに十分な電子与えないので、点Aの右側は点Aより暗くなり、Undershootが生じた。 Moreover, the proposal method of patent document 1 and patent document 2 can acquire the effect shown in FIG. However, it can be clearly seen that Overshot and Undershot are attached. A curve i0 in FIG. 10 is an image edge without speed modulation. A curve i2 is an effect obtained by performing the same speed modulation as that of the curve i1 in FIG. 9, but the point A is not completely black. At this time, since the electron gun did not give enough electrons to the CRT at a high scanning speed, the right side of the point A became darker than the point A, and an undershot occurred.
図10の曲線i3は、点Aと点Bの間においてもスキャン速度を変えることによって、実現できる。点Aと点Bの間に点Cがある。点Aと点Cの間で定速より速いスキャン速度で、点Cと点Bの間で遅いスキャン速度でスキャンする。得られた曲線i3に点Aと点Cの間に曲線i2と同じようにUndershootが生じている。また、曲線i3の点Cと点Bの間でスキャン速度は遅いため、電子銃から出された電子が多くなる。これで、点Cと点Bの間に輝度が明るくなり、Overshootが生じている。
液晶などのマトリックスパネルテレビでは、画像はピクセル単位で表示される。このようなマトリックスパネルにおいて、画像のエッジを改善する必要がある。例えば、水平と垂直の両方向において、エッジの黒幅を自由に制御できるような機能が必要である。しかし、マトリックスパネルにスキャン用の電子銃はなく、一画面において、画像データはそのままパネルの位置に併せてマッピングする。この時、従来技術のスキャン速度制御(速度変調)では、画像エッジ特性の改善を実現できない。 In matrix panel televisions such as liquid crystals, images are displayed in pixel units. In such a matrix panel, it is necessary to improve the edge of the image. For example, a function is required that can freely control the black width of the edge in both the horizontal and vertical directions. However, there is no scanning electron gun on the matrix panel, and the image data is mapped as it is on the panel as it is on one screen. At this time, the image edge characteristics cannot be improved by the conventional scanning speed control (speed modulation).
また、従来の速度変調により処理した画像のエッジ周辺に、制御できないOvershootとUndershootが生じる。これはリンギングとして画像に悪い影響を与えることがある。 Also, overshoot and undershot that cannot be controlled occur around the edge of the image processed by the conventional velocity modulation. This can adversely affect the image as ringing.
また、1つのデジタルフィルタでエッジ情報を抽出する時に、長いタップ数のフィルタが必要となる。垂直方法でフィルタリングをするには、ラインバッファリングが必要である。長いタップ数のフィルタは、ハードコストが高くつくことになる。 Moreover, when extracting edge information with one digital filter, a filter with a long tap number is required. Line filtering is required to perform filtering in the vertical manner. A long tap number filter is expensive.
本発明は、テレビやカメラ等のデジタル画像に対して、画像のエッジにおける黒幅を自由に制御し、アナログ画像を表示するCRTテレビなどの速度変調効果を実現することができる装置及び方法を提供することを目的とする。 The present invention provides an apparatus and method capable of realizing a speed modulation effect of a CRT television or the like that displays an analog image by freely controlling the black width at the edge of the image with respect to a digital image such as a television or a camera. The purpose is to do.
本発明は、入力されたデジタル画像に対し、画像のエッジにおける黒幅を自由に制御して速度変調効果を実現し、アナログ画像を表示する装置であって、タップ数の少ないバンドパスフィルタとローパスフィルタの2種類のフィルタを有し、該フィルタの組み合わせで画像エッジの抽出を行い、速度変調処理を行う画像表示装置である。 The present invention is an apparatus that displays an analog image by freely controlling a black width at an edge of an image for an input digital image, and displays an analog image. This is an image display device that has two types of filters, that extracts image edges by a combination of the filters, and performs speed modulation processing.
また、本発明は、水平と垂直の両方向で速度変調処理を行う画像表示装置である。 The present invention is also an image display device that performs speed modulation processing in both horizontal and vertical directions.
そして、本発明は、Overshoot制御付きの速度変調処理を行う画像表示装置である。 The present invention is an image display device that performs speed modulation processing with overshoot control.
更に、本発明は、コアリング処理を有する速度変調処理を行ってノイズ防止を行う画像表示装置である。 Furthermore, the present invention is an image display device that performs noise prevention by performing speed modulation processing having coring processing.
また、本発明は、ゲインが正負設定可能である画像表示装置である。 In addition, the present invention is an image display device in which the gain can be set to positive or negative.
そして、本発明は、入力されたデジタル画像に対し、画像のエッジにおける黒幅を自由に制御して速度変調効果を実現し、アナログ画像を表示する方法であって、バンドパスフィルタとローパスフィルタの2種類のフィルタの組み合わせで画像エッジの抽出を行い、速度変調処理を行う画像表示方法である。 Then, the present invention is a method of displaying an analog image by freely controlling the black width at the edge of the image for an input digital image, and displaying an analog image, which includes a band-pass filter and a low-pass filter. This is an image display method in which image edge extraction is performed by a combination of two types of filters, and velocity modulation processing is performed.
本発明によれば、テレビやカメラ等のデジタル画像に対して、画像のエッジにおける黒幅を自由に制御し、アナログ画像を表示するCRTテレビなどの速度変調効果を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize the speed modulation effect of a CRT television or the like that displays an analog image by freely controlling the black width at the edge of the image with respect to a digital image such as a television or a camera.
本発明を実施するための最良の形態を説明する。
本発明の画像表示装置と画像表示方法について、その概略を説明する。
The best mode for carrying out the present invention will be described.
The outline of the image display apparatus and the image display method of the present invention will be described.
本発明は、水平と垂直の両方向において、スキャン速度制御により得た効果をデジタル画像処理で実現する。まず、画像エッジの抽出は1つのフィルタでなく、2つのフィルタを組み合わせて実現する。画像エッジは、直流以外の高周波数成分からなる。図5にデジタルFIRフィルタの周波数特性を示し、横軸は正規化周波数で、縦軸は振幅である。曲線f0はバンドパスフィルタの周波数特性である。曲線f0のような特性は短いタップ数のフィルタで実現できる。しかし、曲線f0に正規化周波数1.0まで非常に高い周波数成分が含まれており、これは主にノイズ成分である。このノイズ成分を除去するために、もう1つローパスフィルタを使う。このローパスフィルタの周波数特性は、曲線f1である。曲線f1のようなローパスフィルタも短いタップ数で実現することができる。曲線f0と曲線f1を足し合わせると、曲線f2が得られる。曲線f2の周波数特性を使えば、ノイズを除去したエッジ情報を検出することができる。注意すべき点は、曲線f2の特性を1つのフィルタで直接に実現するには長いタップ数が必要である。 The present invention realizes the effect obtained by scanning speed control in both horizontal and vertical directions by digital image processing. First, image edge extraction is realized by combining two filters instead of one filter. The image edge is composed of high frequency components other than direct current. FIG. 5 shows the frequency characteristics of the digital FIR filter, where the horizontal axis is the normalized frequency and the vertical axis is the amplitude. A curve f0 is a frequency characteristic of the band pass filter. The characteristic like the curve f0 can be realized by a filter having a short tap number. However, the curve f0 includes a very high frequency component up to the normalized frequency 1.0, which is mainly a noise component. In order to remove this noise component, another low-pass filter is used. The frequency characteristic of this low-pass filter is a curve f1. A low-pass filter like the curve f1 can also be realized with a short number of taps. When the curve f0 and the curve f1 are added together, a curve f2 is obtained. If the frequency characteristic of the curve f2 is used, edge information from which noise has been removed can be detected. It should be noted that a long tap number is necessary to directly realize the characteristic of the curve f2 with one filter.
図5の縦座標はlog目盛りで、単位はdB(シベル)である。曲線f2は、曲線f0と曲線f1の加算結果である。目盛りのlogをはずすと、曲線f2は曲線f0と曲線f1の乗算結果になる。 The ordinate in FIG. 5 is a log scale, and the unit is dB (sibel). A curve f2 is a result of adding the curve f0 and the curve f1. When the log of the scale is removed, the curve f2 becomes the product of the curve f0 and the curve f1.
図6はフィルタの出力であり、横軸は画素位置であり、縦軸は輝度階調である。曲線c0は原画像の輝度データ値を示す。曲線d0はバンドパスフィルタのフィルタリング結果で、曲線d1はローパスフィルタの出力結果である。曲線d2は曲線d0と曲線d1の乗算結果(d2=d0×d1)である。曲線d2は検出したエッジの情報で、速度変調効果を実現するための補正信号でもある。 FIG. 6 shows the output of the filter, the horizontal axis is the pixel position, and the vertical axis is the luminance gradation. A curve c0 indicates the luminance data value of the original image. A curve d0 is a filtering result of the bandpass filter, and a curve d1 is an output result of the lowpass filter. A curve d2 is a multiplication result (d2 = d0 × d1) of the curve d0 and the curve d1. A curve d2 is information of the detected edge, and is also a correction signal for realizing a speed modulation effect.
図7は、図6の補正信号d2を使って速度変調効果を実現する方法を示す。曲線c0は、原画像の輝度データ値で、曲線c+と曲線c−は実現した速度変調の効果である。
c=c0+k×d2
ここで、k<0として算出すると曲線c−が得られる。k>0として算出すると曲線c+が得られる。曲線c−はエッジ黒幅が太くなる場合で、曲線c+はエッジの黒幅は狭くなる場合である。
FIG. 7 shows a method for realizing the velocity modulation effect using the correction signal d2 of FIG. A curve c0 is the luminance data value of the original image, and a curve c + and a curve c− are the effect of speed modulation realized.
c = c0 + k × d2
Here, a curve c− is obtained when k <0. When calculating with k> 0, a curve c + is obtained. A curve c− is a case where the edge black width is thick, and a curve c + is a case where the edge black width is narrow.
また、図4の方法でOvershootとUndershootを無くす。図4はOvershootのクリッピング処理を示す。曲線c0は原画像の輝度データ値で、破線のc1は得られた速度変調の効果である。max/minは現在画素の近傍から求められた輝度信号の最大値と最小値である。このmax/minを持って、破線c1をクリップ処理すれば、画像データのOvershootとUndershootがなくなる。クリップの結果として、破線c1のUndershoot部分はminに対応する水平直線になり、Overshoot部分はmaxに対応する水平直線になる。 Also, Overshoot and Undershot are eliminated by the method shown in FIG. FIG. 4 shows Overshot clipping processing. A curve c0 is the luminance data value of the original image, and a broken line c1 is an effect of the obtained velocity modulation. max / min is the maximum value and the minimum value of the luminance signal obtained from the vicinity of the current pixel. If the broken line c1 is clipped with this max / min, the Overshoot and Undershot of the image data disappear. As a result of clipping, the Undershot part of the broken line c1 becomes a horizontal straight line corresponding to min, and the Overshot part becomes a horizontal straight line corresponding to max.
max/minは、垂直方向または水平方向だけの場合は現在画素の上下または左右にあるn個画素の中(自分を含む)から求められる。nは奇数である。垂直方向と水平方向の2次元の場合は、自分を含む左右と上下の十字上の画素から求められる。 In the case of only the vertical direction or the horizontal direction, max / min is obtained from n pixels (including itself) above and below or right and left of the current pixel. n is an odd number. In the two-dimensional case of the vertical direction and the horizontal direction, it is obtained from the pixels on the left and right and upper and lower crosses including itself.
また、入力画素位置と出力画素位置を合わせるために、ここでデジタルフィルタは奇数タップとする。例えば、5タップや15タップのFIRフィルタである。 In order to match the input pixel position and the output pixel position, the digital filter is an odd tap here. For example, a 5-tap or 15-tap FIR filter.
テレビの画像データにおいて輝度Yと色差(Cr/Cb)がある。ここで、輝度データYのみにフィルタリング処理を施す。Cb/Crデータはそのままバイパスさせる。図1の速度変調処理ブロックが実行する。 There are luminance Y and color difference (Cr / Cb) in television image data. Here, only the luminance data Y is subjected to filtering processing. The Cb / Cr data is bypassed as it is. The speed modulation processing block of FIG. 1 executes.
前述の処理手法を用いて、図2に示す速度変調処理回路により、水平と垂直の両方向で速度変調効果を得られる。下がるエッジ(白から黒)に対してバンドパスフィルタ処理の結果は負であるので、絶対値処理を加える必要がある。速度変調処理回路は、水平LPF処理、水平BPF処理、垂直BPF処理、垂直LPF処理、絶対値処理、水平コアリング、垂直コアリング、水平ゲイン、垂直ゲイン及びOVERSHOOT制御を有する。 Using the above-described processing technique, the velocity modulation effect can be obtained in both the horizontal and vertical directions by the velocity modulation processing circuit shown in FIG. Since the result of the band pass filter processing is negative for the falling edge (white to black), it is necessary to add absolute value processing. The speed modulation processing circuit has horizontal LPF processing, horizontal BPF processing, vertical BPF processing, vertical LPF processing, absolute value processing, horizontal coring, vertical coring, horizontal gain, vertical gain, and OVERSHOT control.
1例としてデジタルフィルタ(5タップ)の係数を以下に示す。
バンドパスフィルタBPF:{0.07, −0.99, 0.00, −0.99, 0.07}。
ローパスフィルタLPF:{0.03, 0.31, 0.32, 0.31, 0.03}。
As an example, coefficients of a digital filter (5 taps) are shown below.
Bandpass filter BPF: {0.07, -0.99, 0.00, -0.99, 0.07}.
Low pass filter LPF: {0.03, 0.31, 0.32, 0.31, 0.03}.
コアリング処理はノイズ防止のためで、原理は図3に示す。入力値は閾値tより小さいとき、出力をゼロにする。入力値は閾値tより大きいとき、入力をそのまま出力する。水平ゲイン/垂直ゲインは速度変調効果の強度を制御する。ゲインは正負両方の値を設定することが可能である。負の時に、エッジの黒幅は太くなる。正の時はエッジの黒幅は狭くなる。 The coring process is for preventing noise, and the principle is shown in FIG. When the input value is smaller than the threshold t, the output is set to zero. When the input value is larger than the threshold value t, the input is output as it is. The horizontal gain / vertical gain controls the intensity of the velocity modulation effect. The gain can be set to both positive and negative values. When negative, the black width of the edge increases. When positive, the black width of the edge is narrowed.
水平と垂直の補正信号を輝度Yに足し合わせ、Overshoot制御ブロックに送る。Overshoot制御ブロックは、輝度信号Yからmax/minを求めて補正後の輝度信号をクリップして出力する。 The horizontal and vertical correction signals are added to the luminance Y and sent to the Overshot control block. The Overshoot control block obtains max / min from the luminance signal Y, clips the corrected luminance signal, and outputs it.
液晶などのマトリックスパネルテレビにおいてデジタル画像処理手法を用いて、タップ数の少ないバンドパスとローパスの2つフィルタの組み合わせで、低いコストで、アナログテレビの速度変調効果を実現した。画像エッジの黒幅を自由に制御すると共に、Overshoot/Undershootを防ぐことができる。ここ方法で実際に処理した画像を図8に示す。図8(a)は原画像で、図8(b)は図2のゲインを負にしてエッジの黒幅を黒くした画像で、図8(c)は図2のゲインを正にしてエッジの黒幅を狭くした画像である。 Using a digital image processing technique on a matrix panel television such as a liquid crystal, the speed modulation effect of an analog television was realized at a low cost by combining two bandpass and lowpass filters with a small number of taps. It is possible to freely control the black width of the image edge and to prevent Overshoot / Undershot. An image actually processed by this method is shown in FIG. 8A is an original image, FIG. 8B is an image in which the gain in FIG. 2 is negative and the black width of the edge is black, and FIG. 8C is a graph in which the gain in FIG. This is an image with a narrow black width.
Claims (6)
タップ数の少ないバンドパスフィルタとローパスフィルタの2種類のフィルタを有し、該フィルタの組み合わせで画像エッジの抽出を行い、速度変調処理を行うことを特徴とする画像表示装置。 A device that displays an analog image for an input digital image by realizing a speed modulation effect by freely controlling the black width at the edge of the image,
An image display device having two types of filters, a band-pass filter and a low-pass filter with a small number of taps, extracting image edges by a combination of the filters, and performing speed modulation processing.
水平と垂直の両方向で速度変調処理を行うことを特徴とする画像表示装置。 The image display device according to claim 1,
An image display device that performs velocity modulation processing in both horizontal and vertical directions.
Overshoot制御付きの速度変調処理を行うことを特徴とする画像表示装置。 The image display device according to claim 1,
An image display device that performs velocity modulation processing with overshoot control.
コアリング処理を有する速度変調処理を行ってノイズ防止を行うことを特徴とする画像表示装置。 The image display device according to claim 1,
An image display apparatus characterized by performing a speed modulation process having a coring process to prevent noise.
ゲインが正負設定可能であることを特徴とする画像表示装置。 The image display device according to claim 1,
An image display device characterized in that the gain can be set to positive or negative.
バンドパスフィルタとローパスフィルタの2種類のフィルタの組み合わせで画像エッジの抽出を行い、速度変調処理を行うことを特徴とする画像表示方法。 For an input digital image, a method of displaying an analog image by realizing a speed modulation effect by freely controlling the black width at the edge of the image,
An image display method characterized in that an image edge is extracted by a combination of two types of filters, a band-pass filter and a low-pass filter, and velocity modulation processing is performed.
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