JP3279838B2 - 映像用デジタル信号フィルタ、映像フィルタ、及び映像用映像信号をろ波する方法 - Google Patents

映像用デジタル信号フィルタ、映像フィルタ、及び映像用映像信号をろ波する方法

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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H2222/00—Indexing scheme relating to digital filtering methods
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、映像用に使用するた
めのデバイス、特に映像信号フィルタに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】映像用では、撮像された画像を取得ない
し記憶するために設けられた手段の感度に対する画像の
輝度の変化が著しいために、画像の極めて明るい区域や
非常に暗い区域の細部が適切に再生され得ないので、画
像に関連したコントラストや輝度を変えることがしばし
ば望ましい。
【０００３】輝度が映像自体に関連した輝度情報を含む
一方、コントラストは映像の細部に関連付けられること
を見過すべきでない。
【０００４】映像に関連したコントラスト及び輝度を変
更し、従ってこの問題を解決するために、２つの主な解
決策がとられ、これは両方共、周知の文献に掲載されて
いる。第１の解決策では、映像は、撮像中の画像に当た
る光からの照明成分ｉ（ｙ，ｘ）と、上記画像内の物体
で反射中の光からの反射成分ｒ（ｙ，ｘ）との積として
定められる。即ち、
【０００５】ｆ（ｙ，ｘ）＝ｉ（ｙ，ｘ）ｒ（ｙ，ｘ）
【０００６】である。たゞし、ｆ（ｙ，ｘ）は、処理さ
れるべき映像であって、２つの変数ｙ及びｘの関数とみ
なされ、映像を構成する絵素即ち画素の各々の空間座標
を表す。
【０００７】映像の上述した定義により、照明成分ｉ
（ｙ，ｘ）は輝度の変化の大部分に責任を負う一方、反
射成分は細部情報を含む。映像の輝度に関連される照明
成分ｉ（ｙ，ｘ）は映像の上述した定義における輝度を
表すが、映像の細部に関連される反射成分はコントラス
トを表す。従って、映像に関連付けられた輝度及びコン
トラストは、照明成分ｉ（ｙ，ｘ）及び反射成分ｒ
（ｙ，ｘ）に作用することにより変更することができ
る。
【０００８】その目的は、照明成分ｉ（ｙ，ｘ）を低減
して反射成分ｒ（ｙ，ｘ）を増幅することである。この
目的を達成するために、通常、高域型であり且つ密度領
域で作動する線型フィルタが用いられる。
【０００９】照明成分ｉ（ｙ，ｘ）が空間でゆっくり変
化し、従って映像中に存在する最も低い空間周波数を含
む反面、高域型の処理である反射成分ｒ（ｙ，ｘ）は大
部分が高い空間周波数を含むことを考慮されたい。
【００１０】高域型の線型フィルタを働かせるために、
照明成分及び反射成分の対数変換を使用してろ波動作を
線型になせる。即ち、
【００１１】ｆ’（ｙ，ｘ）＝ｌｏｇ［ｆ（ｙ，ｘ）］
＝ｉ（ｙ，ｘ）＋ｒ’（ｙ，ｘ）
【００１２】である。ここで、ｉ（ｙ，ｘ）＝ｌｏｇ
［ｉ（ｙ，ｘ）］であり且つｒ’（ｙ，ｘ）＝ｌｏｇ
［ｒ（ｙ，ｘ）］である。照明成分及び反射成分が受け
る電波の種類は準同形（homomorphic）と呼ばれる。２
次元映像に適用されるような準同形電波概念及び高域型
の線型フィルタの実施例は、「アイイーイーイー・トラ
ンザクションズ・オン・サーキッツ・アンド・システム
ズ・フォー・ビデオ・テクノロジイ（ＩＥＥＥ Ｔrans
actions onＣircuits and Ｓystems for Ｖideo
Ｔechnology）」の第３巻第１号（１９９３年２月号）
に掲載されたエッチ・ジェイ・カウフマン（Ｈ．Ｊ．Ｋ
aufmann）及びエム・エイ・シッド−アーメッド（Ｍ．
Ａ．Ｓid−Ａhmed）共著の論文“２−Ｄ ＩＩＲ セミ
シストリック・フィルタのハードウェア実施及びリアル
タイム・準同形ろ波への応用”に述べられている。ろ波
後、被処理映像を得るために、対数変換からの逆変換が
実行されるべきである。
【００１３】準同形ろ波技術を使用することの欠点は、
映像のコントラスト及び輝度を変更するのに使用するフ
ィルタ・マスクを設定する際の困難さによる。この設定
が特に難しいのは、処理されるべき映像の周波数特性が
“ア、プライオリ（ａ ｐｒｉｏｒｉ）”として知られ
ていないためである。上記マスクを設定することの種々
の方法は、適切な文献で知られており、（ａ）フィルタ
の周波数応答のための試行錯誤手法、並びに（ｂ）照明
・反射プロセスのための統計的モデル及びウィナー（Ｗ
iener）フィルタの付属構成に基づいている。
【００１４】映像に関連した輝度及びコントラストを変
更するための第２の解決策は、コントラストが映像自体
と照明成分の平均値との差として得られることができる
という考察に基づいている。照明成分が映像中で局部的
に呈する平均値は、上記映像の輝度の変化従ってその明
るさに結び付けられている。従って、照明成分の平均値
を働かせることにより、映像と関連付けられた明るさを
変更させることができる。
【００１５】扱われるべき映像は２チャネル・フィルタ
で処理され、一方のチャネルは上記映像の低空間周波数
成分を表す照明成分の平均値を処理するために残してお
かれ、他方のチャネルは高空間周波数成分を表すコント
ラストを処理するために残しておかれる。詳しく言う
と、２チャネル・フィルタは、処理中の映像に関連付け
られた低及び高空間周波数成分を表す画素の灰色レベル
を非線型特性で働かせる。
【００１６】処理中の映像の低空間周波数成分は適切な
サイズの２次元ウィンドウ中に存在する画素の灰色値の
平均を求めることで得られるが、高空間周波数成分は映
像自体と低空間周波数成分の差として得られる。低空間
周波数成分は、映像の輝度特性に依存する非線型性によ
り変えられる。
【００１７】高空間周波数成分即ちコントラスト信号を
変更し、従って映像のおぼろげな細部を回復するため
に、処理中の映像の輝度特性に応じてコントラスト増幅
係数が求められる第２の非線型性を使用する。輝度変化
の低減が大きい場合、両方の非線型性がコントラストを
高めさせるように働くことが委任される。
【００１８】事実、映像が一般に明るいもの、即ち白へ
の飽和が可能ならば、白に近い灰色のレベルを圧縮する
ことにより、且つ所定のレベルに対し、あいまいにしか
見えなかった映像の細部を充分に見るために高コントラ
スト増幅を行うことにより、輝度が低減されるべきであ
る。処理されるべき映像が暗いものである場合には、逆
になる。
【００１９】上述した態様で作動される２チャネル・フ
ィルタは、例えば「オプティカル・エンジニヤリング
（Ｏptical Ｅngineering）」の第２１巻（１９８２年
１月／２月号）の第１０８〜１１２頁に掲載されたタマ
ー・ペリ（Ｔamar Ｐeli）及びジェー・エス・リム
（Ｊae Ｓ．Ｌim）共著の論文“映像強化のための最適
ろ波”に開示されている。しかしながら、上述した２チ
ャネル・フィルタの映像処理への応用性には制限があ
る。事実、フィルタのための非線型性が一旦１種類の映
像例えば非常に暗い映像に対して設定されると、非線型
性を提供するカーブのパターンは非常に明るい映像を処
理するために効果的に使用することはできない。その理
由は、非常に明るい映像を得るように改良できないから
である。
【００２０】
【発明の要約】この発明の目的は、適切な文献でファジ
イ論理として知られた論理を使用することにより、競合
する問題（例えば非常に明るい映像又は非常に暗い映
像）の影響を受ける映像を処理でき即ち適応でき、且つ
容易に実施できるフィルタの構造を提供することであ
る。
【００２１】この目的やその他の目的はこの発明の一実
施例で達成され、この実施例によれば、デジタル信号フ
ィルタの入力端子に結合された第１の入力端子、及びタ
イミング回路の第１の出力端子に結合された第２の入力
端子を有するフィルタ回路を備えた映像用デジタル信号
フィルタが提供される。フィルタ回路は入力信号から高
周波成分と低周波成分を分離するために適している。タ
イミング回路は同期コマンド信号を発生するのに適して
いる。
【００２２】デジタル信号フィルタは、少なくとも１つ
の映像区分用の輝度評価回路を備え、輝度評価回路は、
デジタル信号フィルタの入力端子に結合された第１の入
力端子、及びタイミング回路の少なくとも第１、第２、
第３の出力端子にそれぞれ結合された少なくとも第２、
第３、第４の入力端子を有し、且つ諸映像区分に関連付
けられた輝度を測定して記憶するのに適している。
【００２３】デジタル信号フィルタは、ファジイ論理を
使って作動される第１の映像特性調節回路を更に備えて
いる。この第１の映像特性調節回路は、デジタル信号フ
ィルタの入力端子に結合された第１の入力端子、フィル
タ回路の第１の出力端子に結合された第２の入力端子、
及び輝度評価回路の出力端子に結合された第３の入力端
子を有し、且つデジタル信号フィルタへの諸入力信号の
高い周波数成分の所定の増幅値を記憶するためのメモリ
を含んでいる。
【００２４】デジタル信号フィルタは、ファジイ論理を
使って作動される少なくとも第２の映像特性用第２の映
像特性調節回路を更に備えている。この第２の映像特性
調節回路は、フィルタ回路の第２の出力端子に結合され
た第１の入力端子、及び輝度評価回路の出力端子に結合
された第２の入力端子を有し、且つ諸入力信号の低い周
波数成分の値に関連付けられた所定値を記憶するための
第２のメモリを含む。
【００２５】
【実施例】この発明のフィルタの特色及び利点は、添付
図面に示した望ましい一実施例についての以下の詳しい
説明から明らかになろう。図１はこの発明を具体化した
フィルタの構造を示すブロック図であり、この発明の要
旨を形成するフィルタ１は個々の画素に作用する。詳し
く言えば、この構造は、映像に関連付けられる輝度成分
即ち映像の灰色の色相部分を処理する。処理されるべき
映像と関連付けられてデジタル化された輝度成分は、フ
ィルタ１への入力Ｙを形成する。
【００２６】フィルタ１はタイミング回路３を備え、こ
のタイミング回路３は、処理されるべき映像に関連付け
られた各輝度成分Ｙに対し、画素同期用周波数基準信号
ｆｐを受けるために設けられた入力端子を有する。
【００２７】タイミング回路３は、上述した信号ｆｐ、
この信号ｆｐから映像ライン走査レートをｒ倍すること
によって得られた信号ｒｆR、及びやはり信号ｆｐから
映像走査レートをｒ倍することによって得られた信号ｒ
ｆTを出力する。信号ｆｐはフィルタ１に各画素の処理
中の時間を測定させ、そして信号ｒｆR及びｒｆTはフィ
ルタ１に処理中の映像を幾つかの区分に分割させる。
【００２８】タイミング回路３に接続された映像部分の
輝度評価回路６は、図２に詳しく示すように、タイミン
グ回路３からそれぞれ信号ｆｐ、ｒｆR、ｒｆTを受ける
ようになっている第１、第２、第３の入力端子、及び処
理されるべき映像に関連付けられた輝度成分を表す信号
Ｙを受けるようになっている第４の入力端子を有する。
【００２９】輝度評価回路６は、処理されるべき映像を
区分に分割し且つ下記の式を使って前記区分の平均輝度
値を求める。
【００３０】ｂｉ＝１／ＮｕｍΣｆ（ｙ，ｘ）
【００３１】ただし、ｂｉはｉ番目のブロックの平均輝
度値であり、Ｎｕｍはｉ番目のブロック内に含まれた画
素の数であり、そしてｆ（ｙ，ｘ）は処理されるべき映
像であって、映像を構成する画素の空間座標を表す２つ
の変数ｙ及びｘの関数として表される。
【００３２】特に、輝度評価回路６は、処理されるべき
映像をｒ2個のブロック（ただしｒ＝１、‥‥‥、ｎで
ある）に分解し、且つ各ブロックの灰色の平均値を計算
する。
【００３３】輝度評価回路６の動作をもっと詳しく説明
するために、ｒ＝２即ち４個のブロックに分割される映
像のための特別な例について考察しよう。
【００３４】図３において、輝度評価回路６は、映像ラ
インのうちの最初のラインの前半中に存在する灰色値を
加算する第１の合計回路即ち累積回路８を備える。この
第１の累積回路８は、処理されるべき映像の輝度成分を
表す信号Ｙを受ける第１の入力端子、及びタイミング回
路３からの信号ｆｐを受ける第２の入力端子を有する。
【００３５】第１の累積回路８は除算回路９に接続さ
れ、この除算回路９は、第１の累積回路８からの合計値
を、映像ラインの最初のラインの前半中に存在する画素
の数で除算する。
【００３６】この除算の結果即ち商は、除算回路９に接
続された第１のマルチプレクサ１０を介して第２の累積
回路１１に記憶される。第１のマルチプレクサ１０は、
除算回路９に接続された第１の入力端子、及びタイミン
グ回路３からの信号ｒｆRを受けるようになっている第
２の入力端子を有する。
【００３７】第１の累積回路８に映像ラインの最初のラ
インの前半からの結果をクリヤーさせ且つ上記最初のラ
インの後半に存在する灰色値の合計をとらせることので
きるリセット・パルスが供給される第３の入力端子も、
第１の累積回路８は有する。除算回路９内で、上記合計
の値は映像ラインの最初のラインの後半中に存在する画
素の数で除算される。
【００３８】この除算の結果は、第１のマルチプレクサ
１０を介して第３の累積回路１２に記憶される。
【００３９】図４について説明すれば、映像ラインの最
初のラインの処理後、上記最初のラインの前半に関連付
けられた灰色の平均値は第２の累積回路１１に記憶さ
れ、他方、上記最初のラインの後半に関連付けられた灰
色の平均値は第３の累積回路１２に記憶される。
【００４０】考察中の例では処理されるべき映像が４個
のブロックに分割されたので、第２の累積回路１１に記
憶された灰色の平均値はそのように分割された映像の第
１の区分１３中の最初のラインに関連付けられた灰色の
平均値であり、そして第３の累積回路１２に記憶された
灰色の平均値は分割された映像の第２の区分１４中の最
初のラインに関連付けられた灰色の平均値である。
【００４１】上述した動作は第１の区分１３及び第２の
区分１４中の各ラインについて繰り返される。これら第
１の区分１３及び第２の区分１４は、処理されるべき映
像の前半に相当する。
【００４２】第１の区分１３について考察すれば、この
第１の区分１３中の最後のラインの終わり（これは映像
の真中に位置するラインの前半に相当する）に、第１の
区分１３の諸ラインのための平均灰色値の合計値は第２
の累積回路１１に記憶される。この合計値は、第２の累
積回路１１に接続されたデマルチプレクサ１５を介して
除算回路１６へ供給される。
【００４３】デマルチプレクサ１５は、第２の累積回路
１１に接続された第１の入力端子、第３の累積回路１２
に接続された第２の入力端子、及びタイミング回路３か
らの信号ｒｆTを受けるための第３の入力端子を有す
る。
【００４４】除算回路１６は、第２の累積回路１１から
の合計値を第１の区分１３中に存在する諸ラインの数で
除算し、その結果として第１の区分１３の灰色の平均値
を生じる。
【００４５】この結果は、除算回路１６に接続された第
２のマルチプレクサ１７を介して第１のメモリ回路１８
ａに記憶される。第２の区分１４を考察すれば、この第
２の区分１４中の最後のラインの終わり（これは映像の
真中に在る諸ラインの後半に相当する）に、第２の区分
１４の諸ラインのための灰色の平均値の合計は第３の累
積回路１２に記憶される。
【００４６】この合計値は、デマルチプレクサ１５を介
して除算回路１６に供給される。この除算回路１６は、
第３の累積回路１２からの合計値を、第２の区分１４中
に在る諸ラインの数で除算することにより、結果として
第２の区分１４のための灰色の平均値を生じる。
【００４７】この結果は、第２のマルチプレクサ１７を
介して第２のメモリ回路１８ｂに記憶される。第２の累
積回路１１及び第３の累積回路１２は各々、その内容を
クリヤーするためのリセット・パルスが供給される入力
端子を有する。このようにして、第２の累積回路１１及
び第３の累積回路１２は、処理されるべき映像が分割さ
れた第３の区分１９及び第４の区分２０に関連付けられ
た灰色の平均値を計算するのに使用される。
【００４８】この平均値を計算するために、第１の区分
１３及び第２の区分１４の平均灰色値の計算について上
述したのと同じ動作が繰り返される。一般に、輝度評価
回路６に含まれた累積回路の数及びメモリ回路の数はｒ
の値に依存する。図２は、２よりも大きなｒの値のため
の一般的な形態の輝度評価回路６を示す。
【００４９】図１のフィルタ１は図５に示すような同期
回路７を備え、この同期回路７は、輝度評価回路６に接
続された少なくともｒ2個の入力端子を有する遅延回路
２１と、この遅延回路２１に接続された少なくともｒ2
個の入力端子並びにタイミング回路３からの信号ｒｆR
及びｒｆTを受けるようになっている少なくとも２個の
入力端子を有するマルチプレクサ２２とを含む。
【００５０】遅延回路２１は、処理されるべき全映像の
走査時間のｎ倍（ｎ＝０.１）である遅延を提供する遅
延線で形成される。マルチプレクサ２２は、処理される
べき映像が処理中の画素で分割された区分の各々の平均
輝度値の同期をとる。もしｒ＝１ならば、フィルタ１中
に同期回路７が設けられないことを見のがすべきではな
い。
【００５１】フィルタ１は図６に示すようなフィルタ回
路２を備え、このフィルタ回路２は、処理されるべき映
像の高域空間周波数成分ＹHP及び低域空間周波数成分Ｙ
LPを計算する機能に役立つ。
【００５２】フィルタ回路２は、処理されるべき画素を
中心にした映像ウィンドウ中に存在する諸画素の灰色の
平均値を求めることにより、低域成分ＹLPを計算する。
この計算を実行するために、フィルタ回路２にウィンド
ウ化回路２３を設け、このウィンドウ化回路２３は、処
理されるべき映像の輝度成分を表す信号Ｙを受けるよう
になっている第１の入力端子、及びタイミング回路３か
らの信号ｆｐを受けるようになっている第２の入力端子
を有する。フィルタ回路２には更に、ウィンドウ化回路
２３に接続された入力端子を有する合計回路２４、及び
この合計回路２４に接続された入力端子を有する除算回
路２５を設ける。この除算回路２５は処理されるべき映
像の低域成分ＹLPを出力する。
【００５３】ウィンドウ化回路２３は処理されるべき画
素を中心とした映像ウィンドウを確認し、そのサイズは
Ｈ＊Ｗである。ただし、Ｈはウィンドウを構成するライ
ン・メモリの数であり、そしてＷはその列の数である。
ウィンドウ化回路２３は更にアドレス回路を含み、この
アドレス回路は、ウィンドウの中心に在る画素の位置を
確認する座標ｍ及びｎが与えられると、値ｍ±ｉ及びｎ
±ｊ（ただしｉ≦Ｈ／２そしてｊ≦Ｗ／２画素）を合計
回路２４へ供給する。これらの値は考察中のウィンドウ
内に含まれた画素の座標を特定する。
【００５４】合計回路２４は、考察中のウィンドウ内に
存在する諸画素のための灰色値の合計をとる。この合計
値は除算回路２５へ供給され、この除算回路２５は上記
合計値を、考察中のウィンドウ中に存在する諸画素の数
で除算して、上記画素の灰色の平均値を生じる。この平
均値は、処理されるべき映像の低域成分ＹLPとなる。
【００５５】映像の高域成分ＹHPは、その映像のコント
ラストであって、フィルタ回路２中に設けた減算回路２
６を使い、上記映像とその低域成分ＹLPの差を計算する
ことで得られる。
【００５６】フィルタ回路２は更に遅延回路２７を含
み、この遅延回路２７は、処理されるべき映像の輝度成
分を表す信号Ｙを受けるようになっている入力端子、及
び減算回路２６に接続された出力端子を有する。回路２
３〜２５により低域成分ＹLPを計算する際の遅延を考慮
するために遅延回路２７が導入された。
【００５７】フィルタ１中にはまた、図７、図９に示し
たようにそれぞれ第１、第２の映像特性調節回路４、５
が設けられ、これら回路４及び５は適当な文献中でファ
ジイ論理として知られた論理型式で作動する。
【００５８】ファジイ論理を使用することにより、いわ
ゆる推論演算が上記回路４及び５において行われ、上記
回路４及び５は少なくとも１つの前提及びこれに対する
少なくとも１つの後含意をもつＩＦ−ＴＨＥＮ型の規則
として基本的には構成される。もっと詳しく言えば、図
７に示した第１の映像特性調節回路４内にて、映像区分
の輝度レベル及び画素の灰色レベルから映像コントラス
ト増幅係数Ｋを求める推論演算が実行される。第１の映
像特性調節回路４は、処理されるべき映像の輝度成分を
表す信号Ｙを受けるようになっている第１の入力端子及
び同期回路７に接続された第２の入力端子を有するコン
トラスト増幅回路２８と、フィルタ回路２に接続された
入力端子を有するコンパレータ２９と、乗算回路３１を
介してコンパレータ増幅回路２８に結合された第１の入
力端子、コンパレータ２９に接続された第２の入力端子
及びフィルタ回路２に接続された第３の入力端子を有す
る論理回路３０とを含む。更に、第１の映像特性調節回
路４には、フィルタ回路２に接続された別な入力端子が
設けられている。
【００５９】コントラスト増幅回路２８は、図８に示し
たようにルックアップ・テーブルとして実施される。
【００６０】コンパレータ２９及び論理回路３０は、フ
ィルタ１に起こり得る小振幅の雑音が映像のコントラス
トと共に増幅されるのを防止する。従って、処理される
べき映像の高域成分ＹHPのモジューロ（このモジューロ
は映像のコントラスト値を確認する）がコンパレータ２
９で決められた閾値よりも低い時に、高域成分ＹHPは変
わることなくそのまま通過させられるが、対照的にその
モジューロが上記閾値よりも高い時には高域成分ＹHPは
増幅される。
【００６１】論理回路３０は組み合わせ回路として実施
され、この組み合わせ回路は、コントラスト増幅回路２
８に基づき出力される増幅された高域成分Ｙ’HP或はフ
ィルタ回路２からの変わらない高域成分ＹHPを通過させ
るためのスイッチとして働く。
【００６２】第２の映像特性調節回路５は、図９に示す
ように、推論演算により映像の輝度変化を少なくする。
第２の映像特性調節回路５は、入力として、処理される
べき画素が属する映像区分の平均輝度レベル及びフィル
タ回路２から処理されるべき黒／白の映像の低域成分Ｙ
LPを受ける。第２の映像特性調節回路５はルックアップ
・テーブルとして実施される。
【００６３】第１の映像特性調節回路４及び第２の映像
特性調節回路５は各々、合計回路３６へ結合する出力端
子を有する。合計回路３６は、適切に変更された高域成
分Ｙ’HP及び低域成分Ｙ’LPから、適切に変更されたよ
うな輝度成分を表し且つフィルタ１の出力端子に現れる
信号Ｙ’を再構成する。
【００６４】このようにこの発明の一特定実施例を説明
したが、種々の変更、交換及び改良が当業者には容易に
思いつこう。そのような変更、交換及び改良は、ここに
開示したものの一部であり且つこの発明の精神及び範囲
内にあるとする。従って、以上の説明は一例にすぎず限
定的な意味を持っていない。この発明は特許請求の範囲
及びその均等物のみに限定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を具体化したフィルタの構造を示すブ
ロック図である。
【図２】図１に示したフィルタの一般的な形態の輝度評
価回路のブロック図である。
【図３】４つの区分に分割された映像のために特別に構
成され輝度評価回路を示すブロック図である。
【図４】図１のフィルタで処理するための、最初の映像
ラインで４つの区分に分割される映像を示す図である。
【図５】図１のフィルタの同期回路を示すブロック図で
ある。
【図６】図１のフィルタ中に含まれたフィルタ回路を示
すブロック図である。
【図７】図１のフィルタの第１の映像特性調節回路を示
すブロック図である。
【図８】図７のルックアップ・テーブルを示す図であ
る。
【図９】図１のフィルタの第２の映像特性調節回路とし
てのルックアップ・テーブルを示す図である。
【符号の説明】
１ フィルタ ２ フィルタ回路 ３ タイミング回路 ４ 第１の映像特性調節回路 ５ 第２の映像特性調節回路 ６ 輝度評価回路 ７ 同期回路 ８ 第１の累積回路 ９ 除算回路 １１ 第２の累積回路 １２ 第３の累積回路 １３ 区分 １４ 区分 １６ 除算回路 １８ａ〜１８ｄ メモリ回路 １９ 区分 ２０ 区分 ２１ 遅延回路 ２３ ウィンドウ化回路 ２４ 合計回路 ２５ 除算回路 ２７ 遅延回路 ２８ コントラスト増幅回路 ２９ コンパレータ ３０ 論理回路 ３６ 合計回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 593100798 コリムメ−コンソルツィオ・ペル・ラ・ リチェルカ・スッラ・ミクロエレットロ ニカ・ネル・メッツォジオルノ ＣＯ．ＲＩ．Ｍ．ＭＥ．−ＣＯＮＳＯＲ ＺＩＯ ＰＥＲ ＬＡ ＲＩＣＥＲＣＡ ＳＵＬＬＡ ＭＩＣＲＯＥＬＥＴＴＲ ＯＮＩＣＡ ＮＥＬ ＭＥＺＺＯＧＩＯ ＲＮＯ イタリア国、95121 カタニア、ストラ ダーレ・プリモゾーレ 50 (72)発明者 マッシモ・マンクーソ イタリア国、92026 ファヴァーラ、ヴ ィア・カラビニエリ ５ (72)発明者 リナルド・ポルッツィ イタリア国、20100 ミラノ、ピアッツ ァ・イストリア ２ (72)発明者 ジャングイド・リゾット イタリア国、22040 チヴァーテ、ヴィ ア・ベルヴェデーレ 22／24 (56)参考文献 特開 平６−215128（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−354268（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−99584（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04N 5/20

Claims (42)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 映像用デジタル信号フィルタであって、 第１、第２及び第３の出力端子を有し、同期コマンド信
    号を供給するためのタイミング回路と、 前記デジタル信号フィルタの入力端子に結合された第１
    の入力端子、及び前記タイミング回路の前記第１の出力
    端子に結合された第２の入力端子を有し、入力信号から
    高周波成分と低周波成分を分離するための且つ前記高周
    波成分、前記低周波成分のためのそれぞれ第１、第２の
    出力を発生するための手段を含むフィルタ回路と、 前記デジタル信号フィルタの前記入力端子に結合された
    第１の入力端子、及び前記タイミング回路の前記第１、
    第２、第３の出力端子にそれぞれ結合された少なくとも
    第２、第３、第４の入力端子を有し、１つの映像を複数
    の映像区分に分ける手段、前記各映像区分に関連付けら
    れた輝度値を測定する手段、および前記輝度値を記憶す
    るための手段を含む輝度評価回路と、 前記デジタル信号フィルタの前記入力端子に結合された
    第１の入力端子、前記フィルタ回路の第１の出力端子に
    結合された第２の入力端子、及び前記輝度評価回路の出
    力端子に結合された第３の入力端子を有し、ファジイ論
    理を使って作動される第１の映像特性調節回路と、 前記フィルタ回路の第２の出力端子に結合された第１の
    入力端子、及び前記輝度評価回路の出力端子に結合され
    た第２の入力端子を有し、ファジイ論理に基づいた態様
    で作動される少なくとも第２の映像特性用第２の映像特
    性調節回路と、を備えた映像用デジタル信号フィルタ。
  2. 【請求項２】 前記第１の映像特性調節回路の前記第３
    の入力端子と前記輝度評価回路の前記出力端子との間、
    且つ前記第２の映像特性調節回路の前記第２の入力端子
    と前記輝度評価回路の前記少なくとも１個の出力端子と
    の間に結合された同期回路を更に備えた請求項１の映像
    用デジタル信号フィルタ。
  3. 【請求項３】 映像が多数の区分に分割され、そして前
    記輝度評価回路は前記区分の数に等しい数の多数の出力
    端子を有し、これら出力端子が前記同期回路の入力端子
    に結合される請求項２の映像用デジタル信号フィルタ。
  4. 【請求項４】 前記第１の映像特性調節回路は、 ルックアップ・テーブルを含み、且つ前記デジタル信号
    フィルタの前記入力端子に結合された第１の入力端子、
    及び前記輝度評価回路の少なくとも１個の出力端子に結
    合された第２の入力端子を有する少なくとも１個のコン
    トラスト増幅回路と、 前記フィルタ回路の前記第１の出力端子に結合された入
    力端子を有する少なくとも１個のコンパレータと、 前記コントラスト増幅回路の出力端子に結合された第１
    の入力端子、前記少なくとも１個のコンパレータの出力
    端子に結合された第２の入力端子、及び前記フィルタ回
    路の前記第１の出力端子に結合された第３の入力端子を
    有する少なくとも１個の論理回路と、 を備えた請求項１の映像用デジタル信号フィルタ。
  5. 【請求項５】 前記第２の映像特性調節回路がルックア
    ップ・テーブルである請求項１の映像用デジタル信号フ
    ィルタ。
  6. 【請求項６】 前記フィルタ回路および前記輝度評価回
    路が複数の区分に分割しうる処理されるべき映像の輝度
    成分を示す信号を入力として受け、前記輝度評価回路が
    少なくとも、 第１の累積回路と、 この第１の累積回路に結合された第１の除算回路と、 この第１の除算回路に第１のマルチプレクサを介して結
    合された第２および第３の累積回路と、 これらの第２および第３の累積回路にデマルチプレクサ
    を介して結合された第２の除算回路と、 この第２の除算回路に第２のマルチプレクサを介して結
    合された複数のメモリ回路と、 を備え、前記累積回路と除算回路は、映像の複数の区分
    の各々について輝度の平均値を発生しこれらの平均値を
    前記メモリ回路にそれぞれ記憶するように構成かつ配列
    されている請求項１の映像用デジタル信号フィルタ。
  7. 【請求項７】 映像用入力信号を調節するための映像フ
    ィルタであって、 前記入力信号に応答して、前記映像の複数の区分の各々
    のための平均輝度信号を発生する輝度評価回路と、 前記入力信号を高域ろ波成分と低域ろ波成分に分離する
    フィルタ回路と、ファジイ論理演算を適用し、前記平均輝度信号並びに前
    記高域ろ波成分に応答して、変更された高域ろ波成分を
    発生する第１の映像特性調節回路と、 ファジイ論理演算を適用し、前記平均輝度信号並びに前
    記低域ろ波成分に応答して、変更された低域ろ波成分を
    発生する第２の映像特性調節回路と、 前記変更された高域ろ波成分と低域ろ波成分とを組み合
    わせて、調節された映像信号を発生する合計回路と、 を備えた映像フィルタ。
  8. 【請求項８】 前記第１の映像特性調節回路は、前記入力信号及び平均輝度信号に応答してコントラスト
    増幅係数を発生するコントラスト増幅回路と、 前記コントラスト増幅係数を前記高域ろ波成分で乗算し
    て増幅された高域信号を発生する乗算回路と、 前記高域ろ波成分と雑音閾値信号のどちらが大きいかを
    決定するコンパレータと、 このコンパレータの決定に応答して、前記高域ろ波成分
    が前記閾値信号よりも小さい時の前記高域ろ波成分と、
    前記高域ろ波成分が前記閾値信号よりも大きい時の前記
    増幅された高域ろ波成分との一方を選択することによっ
    て前記変更された高域ろ波成分を発生する論理回路と、 を備えた請求項７の映像フィルタ。
  9. 【請求項９】 前記コントラスト増幅回路は、ファジイ
    論理演算を使って、入力信号及び平均輝度信号をコント
    ラスト増幅係数に関連付けるルックアップ・テーブルで
    ある請求項８の映像フィルタ。
  10. 【請求項１０】 前記ファジイ論理演算は、少なくとも
    １つの前提条件及びこれに対する少なくとも１つの後含
    意を有するＩＦ−ＴＨＥＮ規則として構成された演算を
    含む請求項９の映像フィルタ。
  11. 【請求項１１】 前記第２の映像特性調節回路は、ファ
    ジイ論理演算を使って、前記低域ろ波成分及び平均輝度
    信号を低減信号に関連付けるルックアップ・テーブルで
    ある請求項７の映像フィルタ。
  12. 【請求項１２】 前記ファジイ論理演算は、少なくとも
    １つの前提条件及びこれに対する少なくとも１つの後含
    意を有するＩＦ−ＴＨＥＮ規則として構成された演算を
    含む請求項１１の映像フィルタ。
  13. 【請求項１３】 前記フィルタ回路は、前記映像の個々
    の画素を囲む諸画素のウィンドウの平均として前記個々
    の画素のための前記低域ろ波成分を生じる平均化回路を
    備えている請求項７の映像フィルタ。
  14. 【請求項１４】 前記フィルタ回路は、前記入力信号と
    前記低域ろ波成分の差として前記高域ろ波成分を生じる
    請求項１３の映像フィルタ。
  15. 【請求項１５】 前記入力信号のライン走査レートに同
    期された周波数基準信号、並びにこの周波数基準信号の
    周波数の前記区分数に係わる“ｒ”倍(ｒ＝１，・・
    ・，ｎ)である周波数を有する第１及び第２の逓倍周波
    数信号を発生するタイミング回路を更に備えた請求項７
    の映像フィルタ。
  16. 【請求項１６】 前記輝度評価回路は、 前記映像の前記区分の各々のための前記入力信号の走査
    用画素値を次々に加算することにより第１の合計信号を
    発生する第１の累積回路と、 前記第１の合計信号を前記第１の累積回路中で一緒に加
    算した画素の数で除算して、第１の平均信号を発生する
    ための第１の除算回路と、 前記第１の平均信号を受けて一緒に加算し、前記第１の
    平均信号の合計を生じる複数個の他の累積回路と、 前記第１の平均信号の合計を区分毎の走査数で除算し
    て、前記映像の前記区分の各々のための平均輝度信号を
    発生するための第２の除算回路と、 を備えた請求項７の映像フィルタ。
  17. 【請求項１７】 前記区分数に係わる“ｒ”(ｒ＝１，
    ・・・，ｎ)個の他の累積回路を備えた請求項１６の映
    像フィルタ。
  18. 【請求項１８】 前記平均輝度信号を記憶する複数個の
    メモリ回路を更に備えた請求項１６の映像フィルタ。
  19. 【請求項１９】 前記映像中の前記複数の区分の各々毎
    にメモリ回路が１個ある請求項１８の映像フィルタ。
  20. 【請求項２０】 映像の画素をコード化する入力信号か
    ら、前記映像が分割される複数の区分の各々のための平
    均輝度を示す信号を発生するための手段と、 前記映像の輝度のゆっくりした変化を示す低域ろ波信号
    を発生するための手段と、 前記映像の輝度の急な変化を示す高域ろ波信号を発生す
    るための手段と、 平均輝度を示す前記信号に応答し、ファジイ論理演算を
    適用することによって前記高域ろ波信号を調節し、もっ
    て変更された高域ろ波信号を発生するための手段と、 平均輝度を示す前記信号に応答し、ファジイ論理演算を
    適用することによって前記低域ろ波信号を調節し、もっ
    て変更された低域ろ波信号を発生するための手段と、 前記変換された高域ろ波信号と前記変更された低域ろ波
    信号を組み合わせて変更された映像信号を発生するため
    の手段と、 を備えた映像フィルタ。
  21. 【請求項２１】 組み合わせのための前記手段が合計回
    路である請求項２０の映像フィルタ。
  22. 【請求項２２】 前記低域ろ波信号を発生するための前
    記手段は、所定サイズのウィンドウ内の諸画素の平均を
    求めるための手段を備えた請求項２０の映像フィルタ。
  23. 【請求項２３】 前記高域ろ波信号を発生するための前
    記手段は、前記入力信号から前記低域ろ波信号を減算す
    るための手段を備えた請求項２２の映像フィルタ。
  24. 【請求項２４】 前記高域ろ波信号を調節するための前
    記手段は、 前記入力信号及び平均輝度を示す前記信号に応答し、調
    節された高域信号を発生するための手段と、 前記高域ろ波信号が閾値信号を超えるかどうかを決定す
    るための手段と、 前記高域ろ波信号が前記閾値信号よりも小さい時に前記
    変更された高域ろ波信号として出力するために前記高域
    ろ波信号を選択するための、そして前記高域ろ波信号が
    前記閾値信号よりも大きい時に前記変更された高域ろ波
    信号として出力するために前記調節された高域信号を選
    択するための手段と、 を備えた請求項２０の映像フィルタ。
  25. 【請求項２５】 前記調節された高域信号を発生するた
    めの前記手段は、ファジイ論理演算を行うことを含む請
    求項２４の映像フィルタ。
  26. 【請求項２６】 前記ファジイ論理演算は、少なくとも
    １つの前提条件及びこれに対する少なくとも１つの後含
    意を有するＩＦ−ＴＨＥＮ規則として構成された演算を
    含む請求項２５の映像フィルタ。
  27. 【請求項２７】 前記ファジイ論理演算は、ルックアッ
    プ・テーブルをアクセスすることを含む請求項２５の映
    像フィルタ。
  28. 【請求項２８】 前記低域ろ波信号を調節するための前
    記手段は、ファジイ論理演算を行うことを含む請求項２
    ０の映像フィルタ。
  29. 【請求項２９】 前記ファジイ論理演算は、少なくとも
    １つの前提条件及びこれに対する少なくとも１つの後含
    意を有するＩＦ−ＴＨＥＮ規則として構成された演算を
    含む請求項２８の映像フィルタ。
  30. 【請求項３０】前記ファジイ論理演算は、ルックアップ
    ・テーブルをアクセスすることを含む請求項２８の映像
    フィルタ。
  31. 【請求項３１】 前記映像の各画素が処理される時間を
    決定し、且つ前記映像フィルタに前記映像を複数の区分
    に分割させるように前記映像フィルタを同期させる手段
    を更に備えた請求項３０の映像フィルタ。
  32. 【請求項３２】 平均輝度を示す前記信号を発生するた
    めの前記手段は、 前記映像の個々の画素の輝度を示す複数の電気信号を累
    積するための手段と、 これら累積された電気信号から画素の平均輝度を決定す
    るための手段と、 前記映像の各区分内の画素の平均輝度を記憶するための
    手段と、 を備えた請求項２０の映像フィルタ。
  33. 【請求項３３】 前記複数の電気信号の入力シーケンス
    が画素レートを有し、そして前記映像フィルタは、前記
    変更された映像信号が前記画素レートに等しいレートを
    持つように前記変更された映像信号の発生を同期させる
    手段を更に備えた請求項３２の映像フィルタ。
  34. 【請求項３４】 映像用映像信号をろ波する方法であっ
    て、 （Ａ）前記映像の複数の区分の各々の平均輝度信号を求
    めるステップと、 （Ｂ）前記映像信号を高域信号と低域信号に分離するス
    テップと、 （Ｃ）前記平均輝度信号に応答してファジイ論理演算を
    行うことによって前記高域信号を調節するステップと、 （Ｄ）前記平均輝度信号に応答してファジイ論理演算を
    行うことによって前記低域信号を調節するステップと、 （Ｅ）前記調節された高域信号と前記調節された低域信
    号を組み合わせて変更された映像信号を発生するステッ
    プと、 を含む映像用映像信号をろ波する方法。
  35. 【請求項３５】 前記ステップ（Ｃ）は、更に、ファジ
    イ論理演算を用いて前記高域信号、前記映像信号の値及
    び平均輝度値を増幅係数と関連付けるステップを含む請
    求項３４の映像用映像信号をろ波する方法。
  36. 【請求項３６】 ファジイ論理演算を用いる前記ステッ
    プは、少なくとも１つの前提条件及びこれに対する少な
    くとも１つの後含意を有するＩＦ−ＴＨＥＮ規則として
    構成された推論演算を行うステップを含む請求項３５の
    映像用映像信号をろ波する方法。
  37. 【請求項３７】 ファジイ論理演算を用いる前記ステッ
    プは、ルックアップ・テーブルをアクセスするステップ
    を含む請求項３６の映像用映像信号をろ波する方法。
  38. 【請求項３８】 前記ステップ（Ｃ）は、更に、前記増
    幅係数に前記高域信号を乗算して変更された信号を発生
    するステップを含む請求項３５の映像用映像信号をろ波
    する方法。
  39. 【請求項３９】 前記ステップ（Ｃ）は、前記高域信号
    が閾値信号よりも大きい時だけ調節された高域信号とし
    て変更された信号を選択するが、さもなければ出力とし
    て前記高域信号を選択するステップを含む請求項３８の
    映像用映像信号をろ波する方法。
  40. 【請求項４０】 前記ステップ（Ｄ）は、更に、ファジ
    イ論理演算を用いて前記低域信号及び平均輝度値を減衰
    係数と関連付けるステップを含む請求項３８の映像用映
    像信号をろ波する方法。
  41. 【請求項４１】 ファジイ論理演算を用いる前記ステッ
    プは、少なくとも１つの前提条件及びこれに対する少な
    くとも１つの後含意を有するＩＦ−ＴＨＥＮ規則として
    構成された推論演算を行うステップを含む請求項４０の
    映像用映像信号をろ波する方法。
  42. 【請求項４２】 ファジイ論理演算を用いる前記ステッ
    プは、ルックアップ・テーブルをアクセスするステップ
    を含む請求項４１の映像用映像信号をろ波する方法。
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