JP3233331B2 - 輪郭補正回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＶＴＲ、テレビジョ
ン、テレビカメラ等の映像信号に対して画像強調を行う
輪郭補正回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、映像の輪郭補正を行う方法の
一つとしてアパーチャ回路を用いる方法があり、これは
短い時間（例えばΔｔ）だけ遅延した信号を作り、加減
算を繰り返すことにより映像の輪郭にプリシュート及び
オーバーシュートを付けるものである。

【０００３】図１２は、従来の輪郭補正回路の第１の従
来例を示し、映像輝度信号処理における水平輪郭補正回
路のブロック図である。同図において、１Ａは信号Ｉが
入力される入力端子、２Ａは信号Ｉの入力を受け、該信
号ＩをΔｔだけ遅延させて信号Ｊを出力する遅延回路、
３Ａは信号Ｊの入力を受け、該信号ＪをΔｔだけ遅延さ
せて信号Ｋを出力する遅延回路、４Ａは信号Ｉ及び信号
Ｊの入力を受け、信号Ｊから信号Ｉを減算して信号Ｌを
出力する減算回路、５Ａは信号Ｊ及び信号Ｋの入力を受
け、信号Ｊから信号Ｋを減算して信号Ｍを出力する減算
回路、６Ａは信号Ｌ及び信号Ｍの入力を受け、信号Ｌと
信号Ｍとを加算して信号Ｎを出力する加算回路、７Ａは
信号Ｎを所定比で減衰させて信号Ｏを出力する減衰器、
８Ａは信号Ｊ及び信号Ｏの入力を受け、信号Ｊと信号Ｏ
とを加算して信号Ｐを出力する加算回路、９Ａは信号Ｐ
を出力する出力回路である。

【０００４】以下、上記のように構成された輪郭補正回
路の信号処理について、図１３の波形図を参照しながら
説明する。

【０００５】まず、入力端子１Ａに図１３（ａ）に示す
映像輝度信号Ｉが入力されると、遅延回路２ＡはΔｔだ
け遅延した図１３（ｂ）に示す遅延信号Ｊを出力し、遅
延回路３Ａは更にΔｔだけ遅延した図１３（ｃ）に示す
遅延信号Ｋを出力する。

【０００６】次に、減算回路４Ａは遅延信号Ｊから映像
輝度信号Ｉを減算することにより映像輝度信号Ｉの微分
波形が反転された波形である図１３（ｄ）に示す第１の
微分信号Ｌを出力し、減算回路５Ａは、遅延信号Ｊから
更にΔｔ遅延した信号Ｋを減算することにより遅延信号
Ｊが微分された波形である図１３（ｅ）に示す第２の微
分信号Ｍを出力する。

【０００７】次に、加算回路６Ａは、第１の微分信号Ｌ
と第２の微分信号Ｍとを加算することにより上下振動す
る波形である図１３（ｆ）に示す第３の微分信号Ｎを出
力する。

【０００８】上記第３の微分信号Ｎは映像輝度信号Ｉの
レベル変化量と同等の振幅を有しているため、減衰器７
Ａにより第３の微分信号Ｎを所定比、例えば１／２に減
衰して図１３（ｇ）に示す水平輪郭補正信号Ｏを得る。

【０００９】更に、加算回路８Ａは、遅延信号Ｊと水平
輪郭補正信号Ｏとを加算することにより輪郭補正された
図１３（ｈ）に示す補正映像輝度信号Ｐを出力し、該補
正映像輝度信号Ｐは出力端子９Ａから出力されるように
なっている。

【００１０】また、図１４は、特開平６−２４５１０３
号に開示された映像輝度信号処理における水平輪郭補正
回路のブロック図で、第２の従来例である。同図におい
て、１Ｂは信号Ｑが入力される入力端子、２Ｂは信号Ｑ
の入力を受け、該信号ＱをΔｔだけ遅延させて信号Ｒを
出力する遅延回路、３Ｂは信号Ｒの入力を受け、該信号
ＲをΔｔだけ遅延させて信号Ｓを出力する遅延回路、４
Ｂは信号Ｑ及び信号Ｒの入力を受け、信号Ｒから信号Ｑ
を減算して信号Ｔを出力する減算回路、５Ｂは信号Ｒ及
び信号Ｓの入力を受け、信号Ｒから信号Ｓを減算して信
号Ｕを出力する減算回路、６Ｂは信号Ｔ及び信号Ｕの入
力を受け、信号Ｔと信号Ｕとを加算して信号Ｖを出力す
る加算回路、７は信号Ｖの入力を受け、信号Ｖを両波整
流して信号Ｖのピーク値を検出し、ピーク値信号を出力
する検出回路、８Ｂは信号Ｖ及びピーク値信号の入力を
受け、該ピーク値信号のピーク値のレベルが反比例する
ように利得設定を行って信号Ｗを出力する利得制御回
路、１０Ｂは信号Ｒ及び信号Ｗの入力を受け、信号Ｒと
信号Ｗとを加算回路９Ｂにて加算し、信号Ｘを出力する
出力端子である。

【００１１】以下、上記のように構成された輪郭補正回
路の信号処理について、図１５の波形図を参照して説明
する。

【００１２】入力端子１Ｂに図１５（ａ）に示す映像輝
度信号Ｑが入力されると、遅延回路２ＢはΔｔだけ遅延
した図１５（ｂ）に示す遅延信号Ｒを出力し、遅延回路
３Ｂは更にΔｔだけ遅延した図１５（ｃ）に示す遅延信
号Ｓを出力する。

【００１３】次に、減算回路４Ｂは、遅延信号Ｒから映
像輝度信号Ｑを減算することにより映像輝度信号Ｑの微
分波形が反転された波形である図１５（ｄ）に示す第１
の微分信号Ｔを出力し、減算回路５Ｂは、遅延信号Ｒか
ら遅延信号Ｓを減算することにより、遅延信号Ｒが微分
された波形である図１５（ｅ）に示す第２の微分信号Ｕ
を出力する。

【００１４】次に、第１の加算回路６Ｂは、第１の微分
信号Ｔと第２の微分信号Ｕとを加算することにより上下
振動する波形である図１５（ｆ）に示す第３の微分信号
Ｖを出力する。

【００１５】次に、検出回路７Ｂは、水平輪郭補正信号
である第３の微分信号Ｖの入力を受けると、輪郭補正量
を両波整流してピーク値の検出を行い、検出したピーク
値をピーク値信号として利得制御回路８Ｂに出力する。

【００１６】次に、利得制御回路８Ｂは、第３の微分信
号Ｖ及び上記ピーク値信号の入力を受けると、第３の微
分信号Ｖのピーク値レベルに基づき、第１の微分信号Ｔ
における部位ａ₀ 、ｂ₀ 、ｃ₀ の輪郭補正量が図１５
（ｇ）に示す信号Ｗにおける部位ａ₁ 、ｂ₁ 、ｃ₁ の輪
郭補正量になるように、つまり第３の微分信号Ｖのピー
ク値のレベルが反比例するように利得設定を行い、利得
設定が行われた図１５（ｇ）に示す波形の利得設定信号
Ｗを出力する。

【００１７】更に、加算回路９Ｂは、遅延信号Ｒと利得
設定信号Ｗとを加算することにより輪郭補正された図１
５（ｈ）に示す波形の補正映像輝度信号Ｘを出力し、該
補正映像輝度信号Ｘは出力端子１０Ｂから出力される。

【００１８】また、図１６は特開平６−２６９０２１号
に開示された映像色差信号における輪郭補正回路のブロ
ック図で、第３の従来例である。同図において、１Ｃは
図１７（ａ）に示す（Ｒ−Ｙ）色差信号ａが入力される
入力端子、２Ｃは信号ａの入力を受け、該信号ａをΔｔ
だけ遅延させて、図１７（ｂ）に示す信号ｂを出力する
遅延回路、３Ｃは信号ｂの入力を受け、該信号ｂをΔｔ
だけ遅延させて、図１７（ｃ）に示す信号ｃを出力する
遅延回路である。入力端子１Ｃに供給された（Ｒ−Ｙ）
色差信号ａは係数乗算回路４Ｃにて１／４倍され、遅延
回路２Ｃから出力される（Ｒ−Ｙ）色差信号ｂは係数乗
算回路５Ｃにて１／２倍され、遅延回路３Ｃから出力さ
れる（Ｒ−Ｙ）色差信号ｃは係数乗算回路６Ｃにて１／
４倍される。

【００１９】各係数乗算回路４Ｃ、５Ｃ、６Ｃから出力
される（Ｒ−Ｙ）色差信号は、演算回路７Ｃによって、
係数乗算回路５Ｃの出力から係数乗算回路４Ｃ、６Ｃの
各出力が減算されることにより、図１７（ｄ）に示す信
号となる。その後演算回路７Ｃの出力信号が増幅回路８
Ｃによって必要なレベルにまで増幅されることにより、
図１７（ｅ）に示すような輪郭補正信号ｅが生成され
る。

【００２０】この輪郭補正信号ｅに加算回路９Ｃによっ
て遅延回路２Ｃから出力される（Ｒ−Ｙ）色差信号ｂが
加算されることにより、図１７（ｆ）に示すように輪郭
補正された（Ｒ−Ｙ）色差信号ｆが生成される。

【００２１】加算回路９Ｃから出力される輪郭補正され
た（Ｒ−Ｙ）色差信号ｆは、最小値出力回路１０Ｃ、１
１Ｃの各一方の入力端にそれぞれ供給される。このう
ち、最小値出力回路１０Ｃは、その他方の入力端に入力
端子１Ｃに供給された（Ｒ−Ｙ）色差信号ａが供給され
ており、入力端子１Ｃに供給された（Ｒ−Ｙ）色差信号
ａと加算回路９Ｃから出力された（Ｒ−Ｙ）色差信号ｆ
とをレベル比較し、図１７（ｇ）に示すようにレベルの
低い方を出力している。

【００２２】最小値出力回路１１Ｃは、その他方の入力
端に遅延回路３Ｃから出力された（Ｒ−Ｙ）色差信号ｃ
が供給されており、遅延回路３Ｃから出力された（Ｒ−
Ｙ）色差信号ｃと加算回路９Ｃから出力された（Ｒ−
Ｙ）色差信号ｆとをレベル比較し、図１７（ｈ）に示す
ようにレベルの低い方を出力している。

【００２３】また、入力端子１Ｃに供給された（Ｒ−
Ｙ）色差信号ａと遅延回路３Ｃから出力された（Ｒ−
Ｙ）色差信号ｃとは、最小値出力回路１２Ｃの両入力端
にそれぞれ供給される。最小値出力回路１２Ｃは、入力
端子１Ｃに供給された（Ｒ−Ｙ）色差信号ａと遅延回路
３Ｃから出力された（Ｒ−Ｙ）色差信号ｃとをレベル比
較し、図１７（ｉ）に示すようにレベルの低い方を出力
している。

【００２４】各最小値出力回路１０Ｃ，１１Ｃ，１２Ｃ
の出力信号は、それぞれ最大値出力回路１３Ｃに供給さ
れる。そして、この最大値出力回路１３Ｃが、各最小値
出力回路１０Ｃ、１１Ｃ、１２Ｃの出力信号をレベル比
較し、レベルの最も高い信号を出力することにより、図
１７（ｊ）に実線で示すように輪郭補正された（Ｒ−
Ｙ）色差信号ｊが生成され、出力端子１４Ｃを介して取
り出される。なお図１７（ｊ）の点線は遅延回路２Ｃか
ら出力される（Ｒ−Ｙ）色差信号ｂである。また、最大
値出力回路と最小値出力回路回路を入れ替えた場合も同
様の結果が得られるように構成されたものである。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】前述した第１、第２、
及び第３の従来例は、それぞれ以下の特徴を持つ。 第１の従来例…高域のゲインを上げて輪郭を強調する
もので、原理的に強調量に応じたプリシュート、オーバ
ーシュートが付くため「ぎらぎら」した画像になる。線
形処理であるため、振幅の大小、輪郭、ディティールに
かかわらず一様に作用する。 第２の従来例…第１の従来例の回路の強調量を、その
レベルに応じて可変する方式ののものである。振幅の大
きいエッジでは、その強調により生じるプリシュート及
びオーバーシュートのレベルも大きく目立つため、強調
量を落としている。そのため第１の従来例の欠点である
「ぎらぎら」感は抑えられるが、その分効果も落ちてし
まう。 第３の従来例…輪郭部（立上がり、立下がり）は第１
の従来例で補正した波形を用い、輪郭部以外（第１及び
第２の従来例ではプリシュート、オーバーシュートとな
っていた部分）は、タイミングのずれた信号を用いるこ
とでプリシュート及びオーバーシュートのない波形が得
られる。しかし、この方法は、信号ａがステップ波の場
合におけるエッジ補正用の非線形処理のため、信号ａが
それ以外の波形（パルス波等）では、信号ｊは図１８の
実線で示すような波形となり、誤動作を生じる場合があ
り、第１及び第２の従来例ほどのディテール感の改善効
果はない。

【００２６】従って、第１の従来例では、強調量に応じ
たプリシュート、オーバーシュートが生じくっきりする
と共に「ぎらぎら」した画像になり、第２の従来例で
は、振幅の大きい部分のプリシュート、オーバーシュー
トは減少するが、同時に、その箇所での強調量も低下さ
せることになる。更に、第３の従来例では、エッジ部の
補正はプリシュート、オーバーシュートなく行えるが、
それ以外は補正できない（ディテール感は改善されず、
不自然な絵になる）という問題点があった。そこで本発
明は上記問題点を解決して適切に画像を強調できる輪郭
補正回路を提供することを目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、本発明は、入力映像信号Ａに二次微分を施す二次微
分回路２と、前記二次微分回路２の出力信号Ｂの振幅を
制限するリミッタ３と、前記リミッタ３の出力信号Ｃに
微分を施すための第１の微分回路４と、前記入力映像信
号Ａに微分を施す第２の微分回路９と、前記第１の微分
回路４の出力信号Ｄと前記第２の微分回路９の出力信号
Ｅの入力を受け、前記第１の微分回路４の出力信号Ｄの
中から前記第２の微分回路９の出力信号に相関のある部
分を取り出すための相関ロジック５と、前記相関ロジッ
ク５の出力信号Ｆに微分を施す第３の微分回路６と、前
記第３の微分回路６の出力である補正信号Ｇと前記入力
映像信号Ａとを加算する加算回路１０とを備えているこ
とことを特徴とする輪郭補正回路を提供する。

【００２８】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例につ
き説明する。図１は、本発明の実施例であり、映像輝度
信号処理における水平輪郭補正回路のブロック図であ
る。同図において、１は信号Ａが入力される入力端子、
２は信号Ａの入力を受け、該信号Ａに二次微分を施す二
次微分回路で、図２に示すようなアパーチャ回路等を用
いて対象信号の高域成分を二次微分波形として取り出
す。このときの回路の特性は対象信号の帯域に合わせて
決定する。３は二次微分回路２の出力である信号Ｂの入
力を受け、該信号Ｂの振幅が大のとき振幅制限するリミ
ッタである。４はリミッタ３からの出力である信号Ｃの
入力を受け、微分を施すような微分回路であり、例えば
図３に示すような回路が用いられる。遅延回路７によっ
て所定時間遅延された信号Ａは更に微分回路９に入力さ
れ、信号Ｅが出力される。微分回路９は対象信号から一
次微分信号を取り出すことを目的として接続されてお
り、例えば図４に示す回路が用いられる。５は信号Ｄ及
び信号Ｅの入力を受け、信号Ｄと信号Ｅの極性が同じ時
だけ微分回路４の信号を出力する相関ロジックであり、
例えば図５に示す構成が用いられる。ここで、振幅が大
きくリミッタ３により制限される量が多いほど、元の微
分波形（信号Ｅ）より鋭い微分波形が出力される。６は
信号Ｆの入力を受け、例えば図６に示すような構成によ
って微分を施す微分回路である。８は信号Ａを所定時間
遅延させる遅延回路である。

【００２９】以下、上記のように構成された輪郭補正回
路の信号処理について、振幅が大きい場合の波形図であ
る図９、及び、振幅が小さい場合の波形図である図１０
を参照して説明する。

【００３０】入力端子１に図９（ａ）又は図１０（ａ）
に示す映像輝度信号Ａが入力されると、二次微分回路２
は信号Ａの高域成分を図９（ｂ）又は図１０（ｂ）に示
す二次微分波形として取り出す。

【００３１】次に、二次微分回路２により出力された信
号Ｂの入力を受けたリミッタ３では、振幅の大きい信号
について、図９（ｃ）に示す波形の通り、信号Ｃを振幅
制限する。振幅の小さい信号については図１０（ｃ）に
示す波形の通り、信号Ｃをそのまま通過させる。そし
て、リミッタ３の出力である信号Ｃの入力を受けた微分
回路４にて、図９（ｄ）又は図１０（ｄ）に示す微分波
形の信号Ｄを生成する。このとき、振幅が大きい信号に
ついては、振幅が小さい信号よりも鋭い微分波形が得ら
れる。また，微分回路４に使用する回路としては、例え
ば図３に示す微分回路を使用する。これは入力信号を１
００ｎｓ遅延した信号を、入力信号から減算するもので
ある。

【００３２】また、映像輝度信号Ａは遅延回路７を介し
て微分回路９へ入力される。微分回路９では対象信号か
ら一次微分信号を取り出すことを目的としており、図９
（ｅ）又は図１０（ｅ）に示す波形の信号Ｅを出力す
る。微分回路９としては、例えば図４に示す微分回路を
用いる。

【００３３】次に、微分回路４の出力信号Ｄ及び微分回
路９の出力信号Ｅは相関ロジック５に入力される。ここ
では微分回路４の出力と微分回路９の出力と極性が同じ
ときだけ微分回路４の信号を出力するロジックになって
おり、例えば図５に示す構成の相関ロジックが用いられ
る。図５に示す相関ロジックでは、信号Ｄ及び信号Ｅが
最小値出力回路１２に入力され、図９（ｄ）又は図１０
（ｄ）に示す信号Ｄが出力される。一方、最大値出力回
路１３に入力された信号Ｄ及び信号Ｅのうち、図９
（ｅ）又は図１０（ｅ）に示す信号Ｅが該最大値出力回
路１３より出力される。そして、最大値出力回路１４に
て、信号ＤとＤＣ入力（＝０）とが比較され最大値が出
力される。最小値出力回路１５では、信号ＥとＤＣ入力
（＝０）とが比較され０が出力される。更に、加算回路
１６によって最大値出力回路１４の出力に最小値出力回
路１５の出力が加算され、図９（ｆ）又は図１０（ｆ）
に示す波形の信号Ｆを出力する。この相関ロジック５で
は、振幅が大きくリミッタ３により制限される量が多い
信号ほど、その波形は、元の微分信号（微分回路９の出
力）より鋭いものとなる。

【００３４】次に、相関ロジック５の出力信号Ｆを、図
６に示すような微分回路を介して補正信号Ｇを生成し、
遅延回路８を介した映像輝度信号Ａと加算回路１０にて
加算する。そして、出力端子１１に図９（ｈ）又は図１
０（ｈ）に示す波形の、輪郭補正を施した映像輝度信号
Ｈが出力される。振幅が大きく、相関ロジック５の出力
信号Ｆの波形の幅が細い場合、図９（ｇ）に示す波形の
ように、生成される補正信号Ｇの幅も細くなりプリシュ
ート、オーバーシュートを生じない補正信号が得られ
る。一方、振幅が小さくなるにつれて、相関ロジック５
の出力信号Ｆの波形の幅が広くなり、図１０（ｇ）に示
す波形のようにプリシュート、オーバーシュートを生じ
るようになる。

【００３５】図１１は、入力信号として上述したステッ
プ波に代わりパルス波を使用したもので、（ａ）〜
（ｈ）の波形はステップ波と同じ箇所で現われるもので
ある。これによると、図１１（ｈ）に示す波形は、図１
８に示す、第３の従来例によって輪郭補正した波形のよ
うに誤動作することがなく適切に強調されている。

【００３６】また、上述した実施例では、水平映像輝度
信号に輪郭補正を施すことについて説明したが、この発
明は色差信号に輪郭補正を施す場合にも適用でき、ま
た、帯域制限を受けて高域成分が減衰したＲＧＢ信号に
適用することもできる。更に、上述した実施例では水平
方向の輪郭補正であったが、垂直方向に適用することも
できる。具体的には、図７に示すように遅延回路にライ
ンメモリを使用するか、図８に示すように図１に示した
実施例のブロックの前段及び後段側に＋９０°、−９０
°の映像位相回転回路を夫々挿入することにより実現可
能である。以上のように、本発明は上述した実施例に限
定されるものではなく、その要旨の範囲で種々変形して
実施することができる。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、振幅の大きい部分で
は、ステップ波、パルス波共に、プリシュート、オーバ
ーシュートを出さずに輪郭を強調することができ、振幅
が小さくなるにつれて、リニアな高域強調アパーチャ特
性に変化していくことで誤動作が起きにくくなる。これ
は、振幅の小さい部分では非線形な処理が適さないこと
による。また、ギラギラした画像にならずに輪郭がくっ
きりし、かつ細かいディテールも強調され、自然な画像
強調ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施例に使用する二次微分回路２の一
例を示すブロック図である。

【図３】本発明の実施例に使用する微分回路４の一例を
示すブロック図である。

【図４】本発明の実施例に使用する微分回路９の一例を
示すブロック図である。

【図５】本発明の実施例に使用する相関ロジック５の一
例を示すブロック図である。

【図６】本発明の実施例に使用する微分回路６の一例を
示すブロック図である。

【図７】本発明の他の実施例に使用する微分回路の一例
である。

【図８】本発明の他の実施例を示すブロック図である。

【図９】本発明の実施例において振幅が大きい場合の各
部の信号波形を示す図である。

【図１０】本発明の実施例において振幅が小さい場合の
各部の信号波形を示す図である。

【図１１】本発明の実施例においてパルス波を使用した
場合の各部の信号波形を示す図である。

【図１２】第１の従来例を示すブロック図である。

【図１３】第１の従来例の各部の信号波形を示す図であ
る。

【図１４】第２の従来例を示すブロック図である。

【図１５】第２の従来例の各部の信号波形を示す図であ
る。

【図１６】第３の従来例を示すブロック図である。

【図１７】第３の従来例の各部の信号波形を示す図であ
る。

【図１８】第３の従来例においてパルス波を使用し、誤
動作した場合の信号波形を示す図である。

【符号の説明】

１ 入力端子 ２ 二次微分回路 ３ リミッタ ４、６、９ 微分回路 ５ 相関ロジック ７、８ 遅延回路 １０ 加算回路 １１ 出力端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 5/208 H04N 9/68

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力映像信号Ａに二次微分を施す二次微分
   回路２と、前記二次微分回路２の出力信号Ｂの振幅を制
   限するリミッタ３と、前記リミッタ３の出力信号Ｃに微
   分を施すための第１の微分回路４と、前記入力映像信号
   Ａに微分を施す第２の微分回路９と、前記第１の微分回
   路４の出力信号Ｄと前記第２の微分回路９の出力信号Ｅ
   の入力を受け、前記第１の微分回路４の出力信号Ｄの中
   から前記第２の微分回路９の出力信号に相関のある部分
   を取り出すための相関ロジック５と、前記相関ロジック
   ５の出力信号Ｆに微分を施す第３の微分回路６と、前記
   第３の微分回路６の出力である補正信号Ｇと前記入力映
   像信号Ａとを加算する加算回路１０とを備えてたことを
   特徴とする輪郭補正回路。