JP2732644B2 - 相関判定回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は画像の上下方向及び斜め方向の相関を判定
する相関判定回路に関する。

（従来の技術） インターレース方式のテレビジョン信号をノンインタ
ーレース方式のテレビジョン信号に変換する順次走査変
換回路においては、走査線（以下、ラインと記す）の補
間処理により、上記変換を行なうようになっている。し
たがって、このような順次走査変換回路においては、補
間ラインの信号を発生するための補間信号発生回路が必
要となる。

動き適応形の順次走査変換回路においては、動画モー
ドと静画モードとで補間信号発生回路が別々に設けられ
ている。ここで、動画モード用の補間信号発生回路につ
いて説明すると、この回路としては、従来、２度振り方
式の回路と上下間和方式の回路が考えられていた。

しかし、２度振り方式の補間信号発生回路は、折返し
成分が多く、同心円が折れ線表示される等の問題を有し
ていた。

これに対し、上下間和方式の補間信号発生回路は、折
返し成分が少なく、同心円を曲線表示することができ
る。

したがって、従来は、動画モード用の補間信号発生回
路として、一般に、上下間和方式の回路を用いていた。

しかし、この上下間和方式の補間信号発生回路におい
ては、垂直方向の本来の高域成分が減衰するという問題
があった。

そこで、本件特許出願人は、昭和63年９月29日提出の
特願昭63−244841号（以下、文献と記す）において、垂
直方向の本来の高域成分も充分に再生可能な補間信号発
生回路（該出願では、発明の名称が相関判定回路となっ
ている）を開示した。

この補間信号発生回路は、詳細は後述するが、補間画
素を中心とした画像の上下方向及び斜め方向のうち、２
画素間の相関が高い方向を判定する相関判定回路を設
け、この相関判定回路の判定出力に従って補間信号を発
生するものである。

このような構成によれば、画像内容に応じて補間信号
を生成することができるので、垂直方向の本来の高域成
分も十分に再生することができる。

上記構成の場合、補間信号の品位は、相関判定回路の
判定精度に依存する。

そこで、上記出願においては、相関判定回路に、判定
回路本体の判定出力を補正する回路を設け、判定誤りを
少なくするようにしている。

しかし、ここで設けられている補正回路では、まだ、
判定誤りを十分に除去することができないという問題が
あった。

（発明が解決しようとする課題） 以上述べたように上記文献の相関判定回路では、判定
誤りを十分に補正することができないという問題があっ
た。

そこで、この発明は、判定誤りの補正能力が上記文献
のものより優れた相関判定回路を提供することを目的と
する。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的に達成するためにこの発明は、各画素ごと
に、連続したｎ（ｎは３以上の正の整数）画素分の相関
判定出力の中から中間の値のものを選択し、これを当該
画素の相関判定出力として出力するメジアンフィルタを
設けるとともに、上記ｎ画素分の相関判定出力のうち、
先頭からｍ（ｍ＝1,2,…，（ｎ−１））番目までのｍ画
素分の相関判定出力としては、上記メジアンフィルタか
ら出力される判定出力をこのメジアンフィルタに供給
し、ｍ番目以降の（ｎ−ｍ）画素分の相関判定出力とし
ては、相関判定手段から出力される相関判定出力を上記
メジアンフィルタに供給する手段を設けるようにしたも
のである。

（作用） 上記構成によれば、上記ｎ画素分の相関判定出力とし
て、文献のように、単に、相関判定手段の相関判定出力
を供給する構成に比べ、判定誤りによってメジアンフィ
ルタが影響を受ける期間を短縮することができるので、
判定誤りの補正効果を高めることができる。

（実施例） 以下、図面を参照しながらこの発明の実施例を詳細に
説明する。

第１図はこの発明の一実施例の構成を示す回路図であ
る。

図示の回路は、この発明を上記文献に開示された補正
信号発生回路の相関判定回路に適用した場合を代表とし
て示すものである。この第１図において、文献に開示さ
れた回路と異なる点は、詳細は後述するが、メジアンフ
ィルタ27に対する信号の供給構成にある。

なお、第１図には、相関を判定する部分の他に、この
相関判定出力に従って補正信号を発生する部分も含まれ
る。したがって、以下の説明では、まず、補間信号を発
生する部分を説明し、次に相関を判定する部分を説明す
る。

（１） 補間信号を発生する部分 第１図において、11はテレビジョン信号が供給される
入力端子である。この入力端子11に供給されたテレビジ
ョン信号A1は、第１のタップ付遅延線12に供給されると
ともに、ラインメモリ13により１ライン分遅延された
後、第２のタップ付遅延線14に供給される。

第1,第２のタップ付遅延線12,14はそれぞれ直列接続
された４個の単位遅延素子12a〜12d,14a〜14dを有し、
入力信号を１画素周期で遅延する。これにより、第1,第
２のタップ付遅延線12,14の５個のタップには、それぞ
れ連続する５画素分の信号A1,A2,A3,A4,A5、及び信号B
1、B2、B3、B4、B5が同時に得られる。ここで、タップ
付遅延線12,14の中央タップに導出される信号A3,B3は、
補間画素と同じ水平位置にある画素の信号である。

信号A1と信号B5は加算回路15aに供給され、平均値C1
＝（A1＋B5）/2を求められる。同様に、信号A2と信号B
4、信号A3と信号B3、信号A4と信号B2、信号A5と信号B1
もそれぞれ対応する加算回路3b,3c,3d,3eに供給され、
その平均値C2,C3,C4,C5を求められる。これにより、補
間画素を中心とした画像の上下方向及び斜め方向それぞ
れの２画素間の平均値が求められたことになる。信号A1
〜A5と信号B1〜B5との加算演算関係を第２図に示す。こ
こで、Ｘは補間画素である。

加算回路15a〜15eの出力C1〜C5は、後述する相関判定
出力Ｆとの時間合せのための遅延回路16を介してセレク
タ17に供給される。そして、このセレクタ17により、相
関判定出力Ｆに従っていずれか１つを選択される。この
選択出力は補間信号として出力端子18に供給される。

（２） 相関を判定する部分 この部分は大きく分けて、各補間画素ごとに、第２図
に示す２画素間の差分を検出する部分と、その検出結果
を基に相関を判定する部分と、この判定出力を補正する
部分とからなる。

まず、差分を検出する部分について説明する。この
部分は、上述したタップ付遅延線12,14の他に、減算回
路19a〜19eと絶対値回路20a〜20eから成る。

減算回路19aはタップ付遅延線12から出力される信号A
1とタップ付遅延線14から出力される信号B5との差分を
求める。同様に、減算回路19b,19c,19d,19eはそれぞれ
信号A2と信号B4、信号A3と信号B3、信号A4と信号B2、信
号A5と信号B1の差分を求める。そして、各減算回路19a,
19b,19c,19d,19eの出力はそれぞれ対応する絶対値回路2
0a,20b,20c,20d,20eにより絶対値をとられる。

これにより、補間画素を中心とした画像の上下方向及
び斜め方向それぞれの２画素間の絶対値差分出力E1〜E5
が求められたことになる。

次に、検出された差分に従って、相関を判定する部
分について説明する。

この部分は最小値判定部21a,21b,21cと階層式判定部2
2から成る。

最小値判定部21aは絶対値差分出力E1,E2のうち、小さ
い方を判定する。最小値判定部21bは絶対値差分出力E
2、E3、E4のうち、最も小さいものを選択する。最小値
判定部21cは絶対値差分出力E4,E5のうち、小さい方を選
択する。すなわち、各最小値判定部21a,21b,21cは入力
信号のうち、相関が高いものを判定する。各判定出力は
階層式判定部22に供給される。

階層式判定部22は、最小値判定部21a〜21cの判定出力
に従って、相関判定出力F1を出力する。

第４図は、階層式判定部22における判定アルゴリズム
の一例を示している。

階層式判定部22は、まず、ステップS1の処理を実行
し、相関方向が上下方向、右上がり方向、左上がり方向
のいずれの方向かを判定する。次に、この判定結果に従
って、ステップS2あるいはステップS3の処理を実行し、
相関方向が右上がり方向あるいは左上がり方向である場
合、その傾きはどのぐらいかを判定する。

ステップS1による相関方向の判定は、最小値判定部21
bの判定出力に従ってなされる。すなわち、階層式判定
部22は、最小値判定部21bにより最小値がE2であると判
定された場合、相関方向が右上がり方向（第２図参照）
であると判定し、この右上がり方向の傾きを判定するス
テップS2の処理に移行する。逆に、最小値がE3であると
判定された場合は、相関方向が左上がり方向（第２図参
照）であると判定し、この左下がり方向の傾きを判定す
るステップS3の処理に移行する。また、最小値がE3であ
ると判定された場合は、相関方向が上下方向（第２図参
照）であると判定する。この場合、この判定出力Ｆは、
詳細は後述するが、信号A3と信号B3とから求められた信
号C3を選択するための制御信号としてセレクタ17に供給
される。

ステップS2による右上がり方向の傾き判定は、最小値
判定部21aの判定出力に従ってなされる。すなわち、階
層式判定部22は、最小値判定部21aにより最小値がE2で
あると判定された場合、傾きが第２図のA2−B4方向と判
定する。この場合、この判定出力Ｆは信号A2,B4の平均
値Ｃを補間信号Ｄとして選択するための制御信号として
セレクタ17に供給される。一方、最小値がE1であると判
定された場合は、傾きが第２図のA1−B5方向と判定す
る。この場合、この判定出力Ｆは信号A1,B5の平均値C1
を補間信号Ｄとして選択するための制御信号としてセレ
クタ17に供給される。

ステップS3による左上がり方向の傾き判定は、最小値
判定部21cの判定出力に従ってなされる。この判定処理
は、ステップS2の判定処理とほぼ同じなので、ここでは
説明を省略する。

このようにして階層式判定部22は、ライン間で相関性
が高い画素により作った信号をセレクタ11aにて補間信
号Ｄとして選択させることになる。

最後に、階層式判定部22から得られた判定出力Ｆを
補正し、判定誤りを少なくする部分について説明する。

この部分はラッチ回路23、方向判定部24、ラッチ回路
25,26,28、メジアンフィルタ27から成る。

ラッチ回路23と方向判定部24は、連続する２つの補間
画素間の判定出力Ｆの変化を検出し、この検出結果に従
って判定出力Ｆを補正する。

すなわち、階層式判定部22の判定出力Ｆは、ラッチ回
路23と方向判定部24とに供給される。方向判定部24は、
現補間画素より１画素前の補間画素の判定出力Ｆに対し
て現補間画素の判定出力Ｆがどのように変化したかを調
べている。そして、現補間画素の判定出力Ｆが、１画素
前の補間画素の判定出力Ｆとは全く異なる方向の画素間
の相関が高いことを示す場合には、現補間画素の判定出
力Ｆを強制的に信号A3,B3の平均値C3を補間信号Ｄとし
て選択するための判定出力Ｆに置き換える。

第４図は、方向判定部24における判定アルゴリズムを
示している。このアルゴリズムを例えば星印の部分Ｐを
参照して説明する。この部分Ｐでは、１画素前には信号
A4と信号B2の相関が高いという判定出力Ｆが得られてい
る。これに対し、今回は、信号A1と信号B5の相関が高い
との判定出力Ｆが得られている。このような場合は、第
２図からもわかるように、相関方向が全く逆の方向に変
化したことになるので、判定誤りである可能性が高い。
そこで、方向判定部24は、このような場合、判定出力Ｆ
を強制的に平均値C3を選択するための判定出力Ｆに置き
換えるようになっている。

なお、詳細は省略するが、第５図の他の星印の部分に
おいても上記と同様な補正処理がなされる。

メジアンフィルタ27とラッチ回路25,26,28はこの発明
の特徴を成す回路である。この部分は、各補間画素ごと
に、方向判定部24から出力される複数画素分の判定出力
Ｆを同時にメジアンフィルタ27に供給し、この中からメ
ジアンフィルタ27によって中間値を選択し、この選択出
力を各補間画素の判定出力Ｆとして出力するものであ
る。

すなわち、方向判定回路24から出力される判定出力Ｆ
は、ラッチ回路25で１画素分遅延された後、ラッチ回路
26によりさらに１画素分遅延される。そして、ラッチ回
路25,26のラッチ出力はメジアンフィルタ27の第1,第２
のタップに供給される。このメジアンフィルタ27の出力
はさらにラッチ回路28により１画素分遅延された後、上
記セレクタ17に制御信号として供給されるとともに、メ
ジアンフィルタ27の第３のタップに供給される。メジア
ンフィルタ27は上記のよううにして同時に供給される３
画素分の判定出力Ｆから中間値を選択し、これを現補間
画素の判定出力Ｆとして出力する。

上記構成によれば、３つの画素の判定出力Ｆのうち、
雑音成分となるような孤立した判定出力Ｆが排除される
ため、判定誤りを減少させることができる。しかも、こ
の場合、、３画素分の判定出力Ｆのうち、先頭の画素の
判定出力Ｆとして、メジアンフィルタ27によって補正さ
れた判定出力Ｆを供給するようにしたので、メジアンフ
ィルタ27による判定出力Ｆの補正効果を高めることがで
きる。

すなわち、上記文献では、メジアンフィルタ27に供給
する３画素分の判定出力として全てこのメジアンフィル
タ27に通す前の判定出力Ｆを用いていたが、このような
構成の場合は、１画素分の判定誤りがあると、メジアン
フィルタ27の中間値選択動作は、３画素期間、上記判定
誤りの影響を受ける。これに対し、この実施例のように
先頭の画素の判定出力Ｆとしてメジアンフィルタ27に通
したものを供給すると、判定誤りの影響を受ける期間を
２画素期間に短縮することができる。したがって、この
実施例によれば、文献の構成より判定出力Ｆの補正効果
を高めることができる。

以上の様子を示すのが第５図である。

すなわち、この第５図において、F1は方向判定部24か
ら出力される判定出力Ｆを示し、F2は文献構成におい
て、メジアンフィルタ27から出力される判定出力Ｆを示
し、F3はこの実施例において、メジアンフィルタ27から
出力される判定出力Ｆを示す。第３図はこの３つの判定
出力F1,F2,F3を時間ｔの経過とともに示すものである。
ここで、tn−tn−１は１画素周期である。数値０は相関
方向が上下方向であることを示し、０以外の数値の正符
号は右上がりを示し、負符号を左上がりを示す。また、
絶対値はその傾きを示す。例えば、数値２は右上がり
で、傾きが第２図のA1−B1方向であることを示す。

メジアンフィルタ27は連続する３つの数値から中間値
を選択するものであるが、特殊な場合として３つの数値
が全て同じ場合（例えば、2,2,2）はその数値（２）を
選択し、３つのうち２つが同じ場合（例えば、0,−2,
0）はその同じ数値（０）を選択する。したがって、例
えば、時刻t6における判定出力F2は、時刻t5,t6,t7にお
ける判定出力F1がそれぞれ−2,0,−２であるから−２と
なる。同時に、判定出力F3は、時刻t5における判定出力
F3が０であり、時刻t6,t7における判定出力F1がそれぞ
れ−2,0であるから０となる。

ここで、上記のようにして求められた時刻t6における
判定出力F2を考察して見ると、この判定出力F2は誤りで
ある可能性が高い。これは、時刻t6の前後においては、
F2の相関方向が上下方向あるいは右上がり方向であるこ
とを示しているのに、時刻t6でだけ急に左上がり方向で
あることを示しているからである。したがって、この判
定出力F2に従って補間信号Ｄを作ると画質が低下する可
能性が高い。これに対し、時刻t6における判定出力３
は、その前後における判定出力F3が示す相関方向とほぼ
同じ傾向の相関方向を示す。したがって、判定出力F3に
従って補間信号Ｄを生成すれば、判定出力F2に従って作
る場合よりも画質を向上させることができる可能性が高
い。

以上述べたようにこの実施例は、メジアンフィルタ27
に供給する３画素分の判定出力Ｆのうち、先頭の１画素
分の判定出力Ｆとしてメジアンフィルタ27に通したもの
を供給するようにしたものである。

このような構成によれば、メジアンフィルタ27が方向
判定部24から出力される判定出力Ｆに生じた判定誤りの
影響を受ける期間を、文献のものより短縮することがで
きるので、これよりも、メジアンフィルタ27の補正効果
を高めることができる。

第６図はこの発明の他の実施例の構成を示す回路図で
ある。

先の実施例では、メジアンフィルタ27に供給する判定
出力Ｆのうち、先頭画素の判定出力だけ、メジアンフィ
ルタ27に通したものを供給する場合を説明した。これに
対し、この実施例では、メジアンフィルタ27の出力タッ
プに２つのラッチ回路26,28を縦続接続し、先頭画素だ
けでなく、先頭から第２番目の画素の判定出力Ｆもメジ
アンフィルタ27に通したものを供給するようにしたもの
である。

このような構成によれば、先の実施例よりもさらに誤
判定の影響を受ける期間を短縮することができる。

以上この発明の２つの実施例を説明したが、この発明
はこのような実施例に限定されるものではない。

例えば、先の実施例では、３画素分の判定出力Ｆをメ
ジアンフィルタ27に供給する場合を説明したが、一般的
には、ｎ（ｎは３以上の正の整数）画素分の判定出力Ｆ
を供給するようにしてもよい。この場合、メジアンフィ
ルタ27に通した判定出力Ｆが用いられる画素は、先頭か
らｍ（ｍ＝1,2,…,n−１）番目までの画素である。

また、先の実施例では、相関判定構成として隣接する
２ライン間において、連続する５画素分の信号を使って
相関を判定する場合を説明したが、補間画素を中心とし
た画像の上下方向及び斜め方向の相関を判定する構成で
あれば、ラインの距離や画素数はこれに限定されるもの
ではない。

さらに、先の実施例では、この発明を補間信号発生回
路の相関判定回路に適用する場合を説明したが、この発
明は、これ以外にも、例えば、インターレース方式のテ
レビジョン信号において、あるラインの画素を中心とし
た画像の上下方向及び斜め方向の相関を判定したいよう
な場合にも適用可能である。

この他にもこの発明は、その要旨を逸脱しない範囲で
種々様々変形実施可能なことは勿論である。

［発明の効果］ 以上述べたようにこの発明によれば、メジアンフィル
タに供給する相関判定出力として一部メジアンフィルタ
に通したものを供給し、誤判定によりメジアンフィルタ
が影響を受ける期間を短縮するようにしたので、判定出
力の品位を従来より高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成を示す回路図、第２
図乃至第５図は第１図の動作を説明するための図、第６
図はこの発明の他の実施例の構成を示す回路図である。 11……入力端子、12,14……タップ付遅延線、12a,12b,1
2c,12d,12e,14a,14b,14c,14d,14e……単位遅延素子、13
……ラインメモリ、15a,15b,15c,15d,15e……加算回
路、16……遅延回路、17……セレクタ、18……出力端
子、19a,19b,19c,19d,19e……減算回路、20a,20b,20c,2
0d,20e……絶対値回路、21a,21b,21c……最小値判定
部、22……階層式判定部、23,25,26,28……ラッチ回
路、24……方向判定部、27……メジアンフィルタ。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】各画素ごとに、当該画素を中心とした画像
   の上下方向及び斜め方向のうち、２画素間の相関が高い
   方向を判定する相関判定手段と、 各画素ごとに、連続したｎ（ｎは３以上の正の整数）画
   素分の相関判定出力の中から中間値を選択し、これを当
   該画素の判定出力として出力するメジアンフィルタと、 上記ｎ画素分の相関判定出力のうち、先頭からｍ（ｍ＝
   1,2,…（ｎ−１））番目までのｍ画素分の相関判定出力
   としては、上記メジアンフィルタから出力される判定出
   力を上記メジアンフィルタに供給し、ｍ番目以降の（ｎ
   −ｍ）画素分の相関判定出力としては、上記相関判定手
   段から出力される相関判定出力を上記メジアンフィルタ
   に供給する相関判定出力供給手段とを具備したことを特
   徴とする相関判定回路。
2. 【請求項２】上記相関判定手段は、 各画素ごとに、当該画素を中心とした画像の上下方向及
   び斜め方向それぞれの２画素間の信号の差分を検出する
   差分検出手段と、 この差分検出手段の検出出力に従って、相関が高い方向
   は上下方向、右上がり方向、左上がり方向のうちいずれ
   の方向であるかを判定する第１の方向判定手段と、 この方向判定手段により右上がり方向あるいは左上がり
   方向との判定出力が得られたら、この判定出力と上記差
   分検出手段の検出出力に従って、相関が高い方向の傾き
   を判定する第２の方向判定手段を具備したことを特徴と
   する請求項１記載の相関判定回路。