JP2647666B2 - ビデオ画像の強調方法及びその装置 - Google Patents

ビデオ画像の強調方法及びその装置

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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00Details of colour television systems
    • H04N9/77Circuits for processing the brightness signal and the chrominance signal relative to each other, e.g. adjusting the phase of the brightness signal relative to the colour signal, correcting differential gain or differential phase

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Processing Of Color Television Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はビデオ画像の強調方法及びその装置に関する
ものである。
〔従来の技術および発明が解決しようとする問題点〕
従来のカラーテレビジョンシステムにおいて、許容し
うる画像品質を維持しながら三種のカラーチャンネルに
おける情報を伝達するための帯域幅を最少化するという
必要性が存在している。歴史的な理由から、このこと
は、現存する白、黒テレビジョンと互換性のあるアナロ
グ技術により実行されて来た。人間の目は細かい明度に
関しては詳細に分解するがより微細なカラー情報の多く
は見過す。それ故、テレビ画像を輝度情報に関連する帯
域幅のほとんどを用いて1つの輝度信号と2つの色信号
にコード化することは通常のやり方である。色度を定義
するために使用される正確な色信号座標は使用される伝
達システムに依存するであろう。色度信号の空間分解能
はそれ故輝度信号のそれよりも低い。色度信号のより高
い空間周波数は輝度情報との干渉を避けるためフィルタ
ーされなければならない。
実際に際しては、目による動画の色分解能は相対的に
低いためこの帯域幅を減少させるという方法はカラー動
画に対して相当の成功をおかめてきた。
一方この帯域幅減少タイプについての欠点が、最近、
明らかに許容しうる動画像から静止画像を得たい場合に
明らかになってきた。このような把握された画像は色度
信号に対する貧弱な空間分解能のために、人間の目にと
っては受け入れ難いものであるということが明らかにさ
れてきた。別の問題点が、高周波輝度信号が色度信号の
周波数帯域に侵入し、偽の色のパターンを発生させるコ
ード化における欠点から生じてくる。この理由及び他の
理由のために、通常は色度信号は輝度信号よりもノイズ
が多い。
〔問題点を解決するための手段及び作用〕
本発明の1態様に従えば、輝度情報と色度情報とによ
り定義されるビデオ画像を強調する方法は、当該画像に
ついての多数の選択された領域に対して、 a)該選択された領域に対する輝度情報と色度情報との
間の統計的関係を決定すること、 b)選択された領域の少くとも一部のために、当該部分
に対する輝度情報に、決定された統計的関係を適用する
ことにより修正された色度情報を発生させること、 から構成されたビデオ画像の強調方法である、典型的な
画像は、各々の特徴部分が正しく均一な色を有している
ような多くの特徴部分から構成されていると云われてい
るが、然し細かい明度についてのデテールを有してい
る。これ等の特徴部分は一般的には鋭い境界(エッジ)
を有している。
目が不十分さを認識するのは、これ等のエッジにおけ
る色のジャンプの再生が弱い場合である。
本発明の基本は次の通りである。
即ち、これ等の特徴部分はそれ等のエッジにおいて明
度におけるジャンプをもっている可能性が高い、つまり
真の画像における純粋な色の境界が存在することは非常
にまれである。エッジにおける明度のジャンプは高分解
能輝度データーにより十分に説明されるであろう。
色におけるジャンプを鋭くするとともにこれ等を明度
におけるジャンプの上に置くと云う処理が画像における
その様な特徴部分の外観を改善することになろう。
本発明では輝度データーから「エッジネス」(境界部
分)をとり出しそれ色信号データーに付加するものであ
る。
例えば、ダークレッドとライトグリーンとの間のエッ
ジに近づくと、十分に明確化された暗い部分から明るい
部分へのジャンプ(dark to light jump)は存在するが
然しぼやけた赤色から緑色へのジャンプ(red to green
jump)は存在しない。
本発明は赤色がエッジのごく近傍で明るさの関数(典
型的には直線的関数である)としていかに変化すると考
えられるかについて決定する。
この関数を使用することにより、新しい赤色の分布が
明るさの情報から計算されうるのである。
この赤−緑データーの仕様は明度データーの高分解能
エッジをもつであろうし、又生の色データーに対する偽
の高周波情報は持たないであろう。
代表的には、輝度と色度情報は別個の値としてディジ
タル形式により画像を定義するであろう。
然しながら、この方法はアナログ表示にも適用しえる
ものである。
この明細書中において、“色度”とは輝度情報を含ま
ないものを参照して一般的言葉である。
代表的には、ある特定の適用事例においては2よりも
1本或はそれ以上も可能であるが、2本の色信号軸或は
色度座標が存在する。
好ましくはステップa)は、次式に示す輝度(L)と
色度座標(I)間における関係を発生させるため回帰分
析を実行することから構成されている。
I=C0+ΣCnFn(L)+… ここでFnはべき級数のようなLについての一般的な関
数列である。
この分析の糸はC0,C1等の定数の値を決定する点にあ
る。好ましくは、色信号の各々に対して丁度2つの回帰
係数の発生につながるよう、輝度と色度との間における
直線的関係が決定される。
便宜的には、ステップa)は輝度情報を色度情報と同
じような空間分解能にまで減少させるため選択された領
域内での従属的領域に対して局部的な平均化処理を適用
する予備的ステップを含んでいる。ステップa)の間で
使用される平均化処理は又色度信号におけるノイズを減
少させるものである。
本発明の第2の態様によれば、画像の選択された多数
の領域について輝度情報と色度情報との間の統計的関係
を決定するための処理手段と、少くとも選択された1つ
の領域に対してその領域についての輝度情報に該決定さ
れた統計的関係を適用することにより修正された色度情
報を発生させるための修正された色度情報発生手段とか
ら構成されている、輝度情報及び色度情報により定義さ
れたビデオ画像を強調するための装置が提供される。
代表的には、この装置は情報がディジタル的に表わさ
れてる適切にプログラムされたマイクロコンピューター
を含むことになろう。
本発明は1つの輝度信号と1つの単一の色度信号を有
する画像の表示にも適用出来るかも知れないが、典型的
には輝度信号と各々の色信号との間においてステップ
a)において決定された個別の関係のある1つの輝度信
号と2つの色信号とで構成される表示に適用されるであ
ろう。
色座標は伝達方式の基準(例えばNTSC或はPAL等)に
よって画像の異る色特性を表示するかも知れない。
記録や伝達以前のコード化段階において色度分解能に
おける低下が典型的に発生するが、この方法では又、他
の方法において色度分解能が低下した画像を改良するの
に使用されることもできる。例えばカメラに使用されて
いる或る検出回路列は元来色度信号の分解能を制限する
ような簡易化された設計を有している。
これまで本発明の方法は静止画を得るという意味にお
いて説明されて来たけれども、この方法は動画を強調す
るためにも使用されうるのである。
好ましくは各領域は同一の大きさを有し代表的には四
角或は矩形を有するものである。
その領域のいくつかの区域例えば中心部分は重み付け
されることが有用でありそれによって、その区域は他の
区域よりもより高い影響力をもつようになる。ある場合
においては、1つの領域をそれぞれの結果が局部的に平
均化されるよう、より小さな従属的領域に分割すること
も更に有用である。このことは計量を減少させ分解能を
互換性あるものとしうる。
好ましくは、本発明の方法は更に、ステップb)の前
に決定された統計的関係を用いて個々の色度と輝度の値
との間の相関関係の程度をチェックすることを含むもの
である。もし相関関係がないか小さい場合にはそこで、
この方法はステップb)以前に終了されうる。相関関係
の程度は“最小2乗法”の適合のようなあらゆる従来の
方法により決定されうる。
本発明に従ったビデオ画像を強調するための方法及び
装置の実施例について図面を参照しながら以下に説明す
る。
〔実施例〕
従来のテレビジョンシステムにおいて伝達されるよう
な典型的なビデオ画像は3つの信号により定義される。
即ち、1個の輝度信号(L)と2個の色度信号(I,
Q)である。輝度信号は最も高い分解能において画像の
輝度要素を定義し、又前に説明されているように、人間
の目の性質によりそのような高分解能において色度信号
を発生させることは過去においては必要とされていなか
った。
1つの実施例において、I信号は輝度信号分解能1の
1/4の分解能で又Q信号は輝度信号分解能1の1/9の分解
能でそれぞれ発生される。
第1図は参照番号1によって4×4の画像画素2の従
属的領域を示している。これらの各々の画素はそれに付
隋するL,I、及びQ値を有している。便宜的にTV受信機1
9のような装置からのTV信号(第4図)は赤、緑及び青
の各信号が与えられるようにデコードされる。
これ等の赤、緑、青信号(R,G,B信号)からなる1フ
レームは第3図のステップ12で示されるようにビデオメ
モリー20において連続的に新しいデーターに更新され
る。
オペレーターはモニター21上でストアーされている画
像を見る。オペレーターが残したいと思う画像を見出し
た時、オペレーターはそのことを通常の手段によりコン
ピューター(CPU)22に指示し、CPUは続いて画像の更新
を開始するようビデオメモリー20に指示する。
画像を強調するために、マイクロコンピューターは最
初にRGBデーターをLIQ信号(ステップ13)に変換し、次
で各々の信号列を同一サイズの領域に分割する。各領域
は4×4の輝度画素2に対応するサイズを持つある数の
従属的領域を構成している。9個の従属的領域1及び3
〜10を持つそのような1つの領域が第1図に示されてい
る。
L,I,Qの各値は各従属的領域1,3〜10の各々について平
均化され、次で平均化された値3,3,等はストア
ーされる(ステップ14)。
次で全ての従属的領域3〜10について決定された平均
値にもとづいて中央の従属的領域IについてLに対する
I平均値とQ平均値の回帰係数を計算するため回帰分析
が実行される。
回帰分析はL値とI値との間又はL値とQ値との間の
各々について直線的関係を定義するよう試みる。このこ
のは2つの直線式の形に導かれる。
=C0I+C1I =C0Q+C1Q これ等の等式の第1の実施例が第2図にグラフ状に示さ
れている。
これ等の等式は次で元の平均化されていない輝度に対
して適用するため取り上げられる。
ステップ15における回帰分析は、領域1に対してLと
Iを結びつける2つの回帰係数のための値を生み出す。
次でマイクロコンピューター22がステップ15で導き出さ
れた直線関数がその領域に対してL,Iデーターを十分に
適合させるものか否かを判定する。このことは、各デー
ター点と関数との間の差の二乗の合計を得てそれを予め
決められたしきい値と比較することにより達成される。
もしその合計がしきい値より低い場合、マイクロコン
ピューターは次で丁度計算されたばかりの回帰係数を使
用して各輝度画素1について色度値(I)を決定する
(ステップ16)。
もしその合計がしきい値を超えている場合、I値は変
化されずにそのまま残され、ステップ17が直ちに実行さ
れる。
ステップ14,15はその後Q信号のために繰返えされる
(ステップ17)。
得られた各輝度画素2についてのI′及びQ′信号は
(これは元の値と同じでもよく或は異ってもよいが)次
でストアーされ、そして典型的にはオーバーラップする
であろう他の主領域に関してこの方法が繰返され、それ
によって、1つの主領域における各従属的領域(例えば
3〜10)はそれ自身他の主領域における中心的な従属的
領域を形成する。
最後にストアーされたL,I,Q情報は処理された画像が
モニター21上に表示されうるようにRGBに再度変換され
る(ステップ18)。
本発明の方法に対して多くの変形態様が存在しており
例えば高位の回帰係数が計算されうるということは評価
されるであろう。
【図面の簡単な説明】
第1図は考慮されている異なるサンプル領域を示してい
る強調されるべき画像の部分を拡大的にかつ概略的に示
す図である。 第2図は平均的輝度要素と平均的色度要素との間の関係
についての例をグラフ的に示したものである。 第3図は1つの選択された領域に対する本発明における
各ステップを示すフローダイアグラムである。 第4図は本発明を実行するための装置についてのブロッ
クダイアグラムである。 1,3〜10……従属的領域、 2……画素、19……TV受信機、 20……RGBフレームストアー、 21……モニターテレビ、22……コンピューター。

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】輝度情報と色度情報により定義されたビデ
    オ画像に於けるカラー信号の遷移を強調方法であって、
    当該方法は、該選択された領域に対する輝度情報と色度
    情報との間の予め定められた関係を適用する事によっ
    て、修正された色度情報を発生させる工程を含むもので
    あって、該方法は更に (1)画像を、その各々が複数個の従属的な領域から構
    成される複数個の領域に分割する工程、 (2)輝度情報を色度情報と同じ空間分解能にまで減少
    させるため、選択された領域内での従属的領域に対して
    局部的な平均化処理を適用する工程、 (3)該各従属的な領域に対して、輝度情報と色度情報
    との間の統計的関係を決定する工程、及び (4)決定された統計的関係を使用した、個々の色度値
    と輝度値との間の相関関係の程度に従って、選択された
    領域の少くとも一つの従属的な領域部に対して、決定さ
    れた統計的関係を当該従属的な領域部に対する輝度情報
    に適用して、修正された色度情報を発生させる工程とを
    含む事により特徴付けられるビデオ画像に於けるカラー
    信号の遷移を強調する方法。
  2. 【請求項2】上記工程(3)は輝度(L)と色度座標
    (I)との間で次式の関係が発生するよう回帰分析を実
    行することを含むことを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の方法 I=C0+ΣCnFn(L)+… ここでFnはべき級数のようなLについての一般的な関数
    列である。
  3. 【請求項3】輝度と色度の間で直線的関係が決定される
    ことを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の方法。
  4. 【請求項4】輝度信号と2つの色度信号により定義され
    ている画像を強調するために、上記工程(3)において
    1つの輝度信号と各々の色度信号との間に別個の関係が
    決定されることを特徴とする特許請求の範囲第1項から
    第3項のいずれか1項に記載の方法。
  5. 【請求項5】輝度情報と色度情報により定義されたビデ
    オ画像に於けるカラー信号の遷移を強調する装置であっ
    て、当該装置は、輝度情報と色度情報との間の予め定め
    られた関係を適用する事によって、修正された色度情報
    を発生させる為の修正色度情報発生手段を含むものであ
    って、該装置は更に、 (1)画像を、その各々が複数個の従属的な領域から構
    成される複数個の領域に分割する手段と、 (2)輝度情報を色度情報と同じ空間分解能にまで減少
    させるため、選択された領域内での従属的領域に対して
    局部的な平均化処理を適用する手段と、 (3)画像に関する該各従属的な領域に対して、輝度情
    報と色度情報との間の統計的関係を決定する手段と を含む演算処理手段(22)を有しており、 該修正された色度情報を発生させる修正色度情報手段
    は、決定された統計的関係を使用した、個々の色度値と
    輝度値との間の相関関係の程度に従って、選択された領
    域の少くとも一つの従属的な領域部に対して、決定され
    た統計的関係を当該従属的な領域部に対する輝度情報に
    適用して、修正された色度情報を発生させる事を特徴と
    するビデオ画像に於けるカラー信号の遷移を強調する装
    置。
JP62330336A 1987-01-12 1987-12-28 ビデオ画像の強調方法及びその装置 Expired - Lifetime JP2647666B2 (ja)

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GB878700565A GB8700565D0 (en) 1987-01-12 1987-01-12 Video image enhancement
GB8700565 1987-01-12

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JPS63182988A JPS63182988A (ja) 1988-07-28
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