JP2507154B2 - フィルタ装置 - Google Patents

フィルタ装置

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、色差信号の間引き及び補間におけるフィル
タ処理装置に関するものである。
従来の技術 画像信号を輝度信号と色差信号で扱う場合、記録ある
いは伝送を行うに際して、簡易的に情報量を削減する方
法として、色差信号に対する水平方向あるいは垂直方向
の間引き処理が有効に用いられている。
第8図は従来のフィルタ装置の一例である色差信号の
ライン間引き処理における間引きフィルタの構成を示し
た図である。第8図において、1は入力端子であり、
2、3は1水平走査期間の遅延器(1H遅延器)、4、
5、6は乗算器、7は乗算器4、5、6による乗算結果
を加算するための加算器、8は加算結果の出力端子であ
る。同図のように構成されたフィルタは垂直方向の高域
成分を減衰させる低減フィルタであり、色差着目につい
て着目する画素をCiとしCiと同じ水平位置にあるその前
後のラインの画素を各々Ci-1、Ci+1とすると、出力Ci
は Ci′=1/4Ci-1+1/2Ci+1/4Ci+1 …………(7) で表され、出力端子8から出力される。
次に、同じく従来のフィルタ装置として、間引きされ
た色差信号に対し逆に補間処理を行う場合の補間フィル
タについて説明する。第9図は、補間フィルタの構成の
一例を示した図であり、第9図において、10は入力端子
であり、11、12は1H遅延器、13、14は乗算器、15は乗算
器13、14による乗算結果と1H遅延器11の出力とを加算す
る加算器、16は加算結果の出力端子である。同図のよう
に構成されたフィルタにおいてフィルタ出力は、同じく
Ci、Ci-1、Ci+1を用いて Ci′=1/2Ci-1+Ci+1/2Ci+1 …………(8) で表され、出力端子16から出力される。ここで、補間の
場合入力端子10にはライン間引きされた形の信号が入力
され、間引かれたラインの画素位置には零を挿入してフ
ィルタ処理が行われる。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、前記したフィルタ装置においては、以
下に示す課題を有している。
間引きを行う場合、前置フィルタによって帯域制限を
行うが、フィルタの特性が緩やかな場合には折返し歪が
発生し、逆にフィルタの特性が急峻である場合には、折
返し歪が低減される替わりにエッジ部分にリンギングが
発生する。また、同様のことは補間時の補間フィルタに
もあてはまる。
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、色差信号の間
引き及び補間を行う場合フィルタ処理において、折返し
歪やリンギングを低減するフィルタ装置を提供すること
を目的とする。
課題を解決するための手段 第1の発明は、色差信号の間引きを行う場合の間引き
フィルタであって、色差信号の着目する画素及びその近
傍の複数個の画素と画面上で同じ位置にある輝度信号の
画素間の相関を求める相関検出手段と、前記色差信号の
着目する画素及びその近傍の複数個の画素を用いてフィ
ルタ処理を行うフィルタ手段と、前記相関検出手段によ
り検出された前記輝度信号の画素間の相関に基づいて前
記フィルタ手段におけるフィルタ係数を決定する係数決
定手段とを有することを特徴とするフィルタ装置であ
る。
また第2の発明は、間引きされた色差信号の補間を行
う場合の補間フィルタであって、色差信号の着目する画
素及びその近傍の複数個の画素と画面上で同じ位置にあ
る輝度信号の画素間の相関を求める相関検出手段と、前
記色差信号の着目する画素及びその近傍の複数個の画素
を用いてフィルタ処理を行うフィルタ手段と、前記相関
検出手段により検出された前記輝度信号の画素間の相関
に基づいて前記フィルタ手段におけるフィルタ係数を決
定する係数決定手段とを有することを特徴とするフィル
タ装置である。
作用 第1の発明では前記した構成により、色差信号に対し
て間引き処理を行う前の前置フィルタ処理を行うにあた
り、色差信号と同じ画素位置の輝度信号の相関を検出し
その結果に基づいて前置フィルタの係数を切り替える。
また、第2の発明では前記した構成により、間引きさ
れた色差信号に対して補間処理を行うにあたり、色差信
号と同じ画素位置の輝度信号の相関を検出し、その結果
に基づいて補間フィルタの係数を切り替える。
実施例 以下、本発明の実施例を添付図面を用いて説明する。
第1図は、第1の発明によるフィルタ装置の一実施と
してライン間引き処理用のフィルタ装置を示した図であ
る。第1図において、100は輝度信号の入力端子であ
り、101、102は1H遅延器、103,104はライン間の差分を
求める減算器、105は減算器、103、104による減算結果
をもとに乗算係数p、qの値を計算する係数計算器であ
る。また、106は色差信号の入力端子であり、107、108
は1H遅延器、109、110、111は乗算器、112は乗算器10
9、110、111による乗算結果を加算するための加算器、1
13は加算結果の出力端子である。以上のように構成され
た本実施例の動作を以下に説明する。
まず、色差信号について着目する画素をCiとしCiと同
じ水平位置にあるその前後のラインの画素を各々Ci-1
Ci+1とする。次に、Ciと同じ画面上で同じ画素位置の輝
度信号をYiとしその前後のラインの画素を各々Yi-1、Y
i+1とする。ここで、着目する画素Ciとその前後のライ
ンのCi-1、Ci+1を用いてフィルタ処理を行うが、第2図
(a)、(b)に示すようにこれらの色差信号と同じ画
素位置にある輝度信号Yi、Yi-1、Yi+1を用いて適応処理
を行う。第2図(a)は輝度信号、第2図(b)は色差
信号を示す。つまり、Ciに対して Ci′=pCi-1+1/2Ci+qCi+1 (p+q=1/2) …………(1) で表わされるフィルタ処理を行い、係数p、qの値を輝
度信号のライン間の差分に応じて決定する。この場合、
p、qの値は以下の(2)、(3)式によって決定され
る。ここで、aは一定の値の係数であり、輝度信号のラ
イン間の差分が共に小さい場合に、p、qの値として極
端な値が決定されないようにする効果がある。
すなわち、第1図において、端子100から入力された
輝度信号に対して、減算器103、104によってライン間の
差分Yi-1−Yi、Yi−Yi+1を計算し、係数計算回路105に
入力する。次に、係数計算回路105では入力された差分
を絶対値化して(2)、(3)式の計算を行い乗算係数
p、qの値を決定する。一方、同時に端子106から入力
された色差信号に対して、先に決定されたp、qを用い
て乗算器109、110、111で乗算を行い、乗算結果を加算
器112で加算することにより、(1)式で示したフィル
タ処理が行われる。
ここで、(1)、(2)、(3)式について説明する
ために、簡単な例として輝度信号の変化が第3図に示す
ような3つの場合を取り上げる。これらの各場合に
(1)式は次のように表される。
(i)|Yi-1−Yi|=|Yi−Yi+1|Ci′=1/4Ci-1+1/2
Ci+1/4Ci+1 …………(1a) (ii)|Yi-1−Yi|>>|Yi−Yi+1| Ci′=1/2Ci-1+1/2Ci+1 …………(1b) (iii)|Yi-1−Yi|<<|Yi−Yi+1| Ci′=1/2Ci-1+1/2Ci+1 …………(1c) まず、(i)の場合は輝度信号の変化の無い部分であ
り、(1a)式によりフィルタは3タップの直線位相フィ
ルタとなる。したがって、従来と同じフィルタ処理が行
われる。次に、(ii)、(iii)の場合は輝度信号のエ
ッジ部分であり、(1b)、(1c)式より、色差信号の着
目する画素と輝度信号において相関の強い画素位置に対
応する画素との間でフィルタ処理を行う。このような処
理を行うことにより、第4図(a)に示すように、同じ
画素位置にある輝度信号と色差信号の相関が強く輝度信
号と色差信号のエッジが一致している場合には、第4図
(b)に示すように色差信号のエッジの成分が保存され
エッジにおける色にじみが発生しない。ここで(7)式
で表わされる従来のフィルタを用いた場合には第4図
(c)に示すように色差信号のエッジがなまり、色にじ
みが発生する。なお以上示した3つの例では、輝度信号
の変化が極端な場合を取り上げたが、その他の場合で
も、(2)、(3)式を用いることにより、輝度信号の
相関に応じた適切なフィルタ処理が行われる。
次に、第5図はフィルタの係数の決定手段として他の
構成例を示した図であり、第5図において、114は係数
選択器である。この場合、まず係数計算器105によって
p′、q′の値を計算するが、これらのp′、q′の値
をそのままフィルタの係数として用いるのではなく、あ
らかじめフィルタ係数の組合せを複数個用意しておき、
用意されたフィルタ係数の組合せの中からp′、q′の
値をもとに係数選択器113によって係数p、qを選択す
る。したがって、特にフィルタの係数として2のべき乗
分の1のものを使用すれば、ハードウェア構成が簡単に
なる。
以上説明したように、本実施例によれば、色差信号の
ライン間引き用のフィルタ処理において、色差信号と輝
度信号の相関が高い場合に、色差信号のエッジ部分にお
ける色にじみの発生を低減でき、かつ折返し歪も発生し
ない。
第6図は、第2の発明によるフィルタ装置の一実施例
としてライン補間処理用のフィルタ装置を示した図であ
る。第6図において、200は輝度信号の入力端子であ
り、201、202は1H遅延器、203、204はライン間の差を求
める減算器、205は減算器203、204による減算結果をも
とに乗算係数p、qの値を決定する係数決定器である。
また、206はライン間引きをされた形の色差信号の入力
端子であり、207、208は1H遅延器、209、210はは乗算
器、211は乗算器209、210による乗算結果と1H遅延器207
の出力を加算するための加算器、212は加算結果の出力
端子である。以上のように構成された本実施例の動作を
以下に説明する。
本実施例においても前記第1の発明の実施例と同様
に、色差信号について着目する画素をCiとしてその前後
のラインの画素Ci-1、Ci+1を用いてフィルタ処理を行
う。また、第7図(a)、(b)に示すように、Ci、C
i-1、Ci+1と同じ画素位置の輝度信号の画素をYi
Yi-1、Yi+1として、色差信号の補間フィルタをYi
Yi-1、Yi+1を用いて適応処理を行う。第7図(a)は輝
度信号、第7図(b)は色差信号を示す。つまり、色差
信号に対して、 Ci′=pCi-1+Ci+qCi+1 …………(5) (p+q=1) で表わされるフィルタ処理を行い、係数p、qの値を輝
度信号のライン間の差分に応じて決定する。この場合、
p、qの値は以下の(6)、(7)式によって決定さ
れ、定数bは前記した定数aと同じ目的で挿入されてい
る。
すなわち、第6図において、端子200から入力された
輝度信号に対して、減算器203、204によってライン間の
差分Yi-1−Yi、Yi−Yi+1を計算し、係数決定回路205に
入力する。次に、係数決定回路205では入力された差分
を絶対値化して(6)、(7)式の計算を行い乗算係数
p、qの値を決定する。一方、同時に端子206から入力
されたライン間引きされた形の色差信号に対して、先に
決定されたp、qを用いて乗算器209、210で乗算を行
い、乗算結果を加算器211で加算することにより、
(5)式で示したフィルタ処理が行われる。ここで、端
子206から入力される色差信号はライン間引きされた形
の信号であるため、間引かれたラインの画素位置には零
を挿入して補間処理を行う。すなわち、ラインに応じて
(5)式は次のように表わされる。
Ci≠0: Ci′=Ci Ci≠0: Ci′=pCi-1+qCi+1 ここで、フィルタによる適応処理の原理はライン間引
きの場合と同様であり、同じ画素位置にある輝度信号と
色差信号の相関が強く輝度信号と色差信号のエッジが一
致している場合には、色差信号のエッジの成分が保存さ
れエッジにおける色にじみが発生しない。また、本実施
例においても係数の決定方法については、第5図に示し
た方法が同様に適用できる。
以上説明したように、本実施例によれば、ライン間引
きされた色差信号の補間用のフィルタ処理において、色
差信号と輝度信号の相関が高い場合に、色差信号のエッ
ジ部分における色にじみの発生を低減でき、かつ折返し
歪も発生しない。
なお、各実施例において色差信号のライン間引き、補
間処理を例に挙げたが、水平方向の画素間引き、補間処
理についても本発明は適用でき、第1図及び第6図にお
ける1H遅延器を一画素の遅延器に置き換えることにより
容易に実現できる。
また、以上説明した本発明によるフィルタ装置はその
構成要素の大部分が間引き、補間で共用化でき、色差信
号のフィルタの係数を間引き、補間で切り替えるだけで
容易に実現できる。
また、色差信号のフィルタのタップ数及びその係数の
決定方法については、各実施例においてその一例を示し
ただけであり、フィルタ処理の精度あるいは実際のハー
ドウェアの実現性に応じて自由に決定できる。
発明の効果 以上説明したように本発明によれば、同じ画素位置に
ある輝度信号と色差信号は相関が高いことを利用して、
輝度信号の情報をもとに色差信号の間引き及び補間フィ
ルタ処理を適応的に切り替えることにより、エッジ部分
の色にじみが低減されるとともに、リンギングの発生を
抑えることができ、その実用的効果は高い。
【図面の簡単な説明】
第1図は第1の発明による一実施例のフィルタ装置のブ
ロック図、第2図(a),(b)は色差信号と輝度信号
と画素関係を示した説明図、第3図(a)〜(c)は輝
度信号の変化の例を示した説明図、第4図(a)〜
(c)は色差信号のフィルタ出力におけるエッジ部分の
説明図、第5図は、係数決定手段の別の構成を示したブ
ロック図、第6図は、第2の発明による一実施例のフィ
ルタ装置のブロック図、第7図(a),(b)は、色差
信号と輝度信号の画素関係を示した説明図、第8図は従
来の間引き処理におけるフィルタ装置のブロック図、第
9図は従来の補間処理におけるフィルタ装置のブロック
図である。 105、205……係数決定器、114……係数選択器。

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】色差信号の間引きを行う場合の間引きフィ
    ルタであって、色差信号の着目する画素及びその近傍の
    複数個の画素と画面上で同じ位置にある輝度信号の画素
    間の相関を求める相関検出手段と、前記色差信号の着目
    する画素及びその近傍の複数個の画素を用いてフィルタ
    処理を行うフィルタ手段と、前記相関検出手段により検
    出された前記輝度信号の画素間の相関に基づいて前記フ
    ィルタ手段におけるフィルタ係数を決定する係数決定手
    段とを有することを特徴とするフィルタ装置。
  2. 【請求項2】フィルタ手段は、色差信号の着目する画素
    とのその前後の画素を各々Ci、Ci-1、Ci+1とした場合
    に、出力Ci′が係数決定手段によって導出される係数
    p、qを用いて(1)式で表せられるフィルタ処理を行
    うことを特徴とする請求項(1)記載のフィルタ装置。 Ci′=pCi-1+1/2Ci+qCi+1 (p+q=1/2) ………(1)
  3. 【請求項3】係数決定手段は、Ci、Ci-1、Ci+1と各々画
    面上で同じ位置にある輝度信号の画素Yi、Yi-1、Yi+1
    定数aを用いて(2)、(3)式によりp′、q′を計
    算し、計算されたp′、q′に基づいてp、qを決定す
    ることを特徴とする請求項(2)記載のフィルタ装置。
  4. 【請求項4】フィルタ手段は水平方向の画素間のフィル
    タ処理を行うことを特徴とする請求項(1)記載のフィ
    ルタ装置。
  5. 【請求項5】フィルタ手段は垂直方向の画素間のフィル
    タ処理を行うことを特徴とする請求項(1)記載のフィ
    ルタ装置。
  6. 【請求項6】間引きされた色差信号の補間を行う場合の
    補間フィルタであって、色差信号の着目する画素及びそ
    の近傍の複数個の画素と画面上で同じ位置にある輝度信
    号の画素間の相関を求める相関検出手段と、前記色差信
    号の着目する画素及びその近傍の複数個の画素を用いて
    フィルタ処理を行うフィルタ手段と、前記相関検出手段
    により検出された前記輝度信号の画素間の相関に基づい
    て前記フィルタ手段におけるフィルタ係数を決定する係
    数決定手段を有することを特徴とするフィルタ装置。
  7. 【請求項7】フィルタ手段は、色差信号の着目する画素
    とその前後の画素を各々Ci、Ci-1、Ci+1とした場合に出
    力Ci′が係数決定手段によって導出される係数p、qを
    用いて(4)式で表せられるフィルタ処理を行うことを
    特徴とする請求項(6)記載のフィルタ装置。 Ci′=pCi-1+Ci+qCi+1 …………(4) (p+q=1)
  8. 【請求項8】係数決定手段は、前記Ci、Ci-1、Ci+1と各
    々画面上で同じ位置にある輝度信号の画素Yi、Yi-1、Y
    i+1と定数bを用いて(5)、(6)式によりp′、
    q′を計算し、計算されたp′、q′に基づいてp、q
    を決定することを特徴とする請求項(7)記載のフィル
    タ装置。
  9. 【請求項9】フィルタ手段は水平方向の画素間のフィル
    タ処理を行うことを特徴とする請求項(6)記載のフィ
    ルタ装置。
  10. 【請求項10】フィルタ手段は垂直方向の画素間のフィ
    ルタ処理を行うことを特徴とする請求項(6)記載のフ
    ィルタ装置。
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