JP3321915B2 - Image signal converter - Google Patents

Image signal converter

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JP3321915B2
JP3321915B2 JP17261793A JP17261793A JP3321915B2 JP 3321915 B2 JP3321915 B2 JP 3321915B2 JP 17261793 A JP17261793 A JP 17261793A JP 17261793 A JP17261793 A JP 17261793A JP 3321915 B2 JP3321915 B2 JP 3321915B2
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image
class
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哲二郎 近藤
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、画像の信号変換を行
う場合、入力された標準解像度(以下、SDと称する)
信号から高解像度(以下、HDと称する)信号へ、アッ
プコンバートする信号変換装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an input standard resolution (hereinafter, referred to as SD) when performing image signal conversion.
The present invention relates to a signal converter for up-converting a signal into a high-resolution (hereinafter, referred to as HD) signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】図12は、従来のアップコンバートを行
なう信号変換装置の一例のブロック図を示す。入力端子
60から入力されたSD信号は、水平補間フィルタ61
により水平方向の画素数が2倍とされ、垂直補間フィル
タ62により垂直方向のライン数が2倍とされ、出力端
子63からHD信号として出力される。即ち、画像のア
ップコンバージョンがフィルタを用いて行われている。
2. Description of the Related Art FIG. 12 is a block diagram showing an example of a conventional signal converter for performing up-conversion. The SD signal input from the input terminal 60 is converted into a horizontal interpolation filter 61.
, The number of pixels in the horizontal direction is doubled, the number of lines in the vertical direction is doubled by the vertical interpolation filter 62, and output from the output terminal 63 as an HD signal. That is, image up-conversion is performed using a filter.

【0003】図13はその補間フィルタの構成例を示
す。入力端子64から供給された信号に乗算器により、
フィルタ係数αn ,αn-1 ,‥‥α0 を掛け、単位遅延
量Tのレジスタにより、順次遅延すると共に加算し、補
間出力が出力端子65から出力される。水平補間フィル
タ61では、この単位遅延量Tがサンプル周期に選ばれ
ており、垂直補間フィルタ62では、これがライン周期
に選ばれている。
FIG. 13 shows a configuration example of the interpolation filter. The signal supplied from the input terminal 64 is multiplied by a multiplier.
Multiplied by the filter coefficients α n , α n−1 , ‥‥ α 0 , sequentially delayed and added by the register of the unit delay amount T, and the interpolation output is output from the output terminal 65. In the horizontal interpolation filter 61, this unit delay amount T is selected as the sample period, and in the vertical interpolation filter 62, this is selected as the line period.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述の従来の画像信号
変換装置において、SD信号からHD信号へフィルタを
用いてアップコンバートする場合、出力される信号は単
に補間された信号に過ぎず、解像度は入力されたSD信
号と何ら変わらない。とくに、インタレースされた画像
については同一フィールド内でのライン間隔が離れてい
るので精度の高い変換は困難である。
In the above-described conventional image signal converter, when up-converting from an SD signal to an HD signal using a filter, the output signal is merely an interpolated signal, and the resolution is high. It is no different from the input SD signal. In particular, for an interlaced image, high-precision conversion is difficult because the line interval in the same field is large.

【0005】従来、アップコンバートを行なう信号変換
装置では、信号変換を行なう画像が動き画像の場合、フ
ィールド内処理を施し、また、信号変換を行なう画像が
静止画像の場合、フィールド間処理を施していた。すな
わち、信号変換を行なう画像が動きまたは、静止の画像
によって夫々処理の方法を切り替えていた。よって、動
き検出回路が別に必要となり、また、動き検出が正確で
ないと、画質の劣化が起こりやすい。
Conventionally, a signal conversion device that performs up-conversion performs intra-field processing when an image to be converted is a moving image, and performs inter-field processing when a signal to be converted is a still image. Was. That is, the processing method is switched depending on whether the image to be converted is a moving image or a still image. Therefore, a separate motion detection circuit is required, and if the motion detection is not accurate, the image quality is likely to deteriorate.

【0006】従って、この発明の目的は、単に補間する
のではなく、時間方向情報を利用する空間処理による変
換を行なうため、既知の複数フィールドのHD信号から
学習を行なうことによって、動きが存在する時でも、精
度の高い変換を可能とする画像信号変換装置を提供する
ことにある。
Accordingly, an object of the present invention is to perform a conversion by spatial processing using time direction information instead of simply interpolating. Therefore, there is motion by learning from a known plurality of fields of HD signals. It is an object of the present invention to provide an image signal conversion device that enables highly accurate conversion even at times.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】標準解像度の画像信号を
高解像度の画像信号に変換する画像信号変換装置におい
て、標準解像度の入力画像信号のレベルの三次元分布の
形状に応じてクラス分割を行なう手段と、クラス分割さ
れたクラス毎に予め学習により獲得された予測係数値を
格納した記憶手段と、記憶手段と結合され、予測係数値
を含む予測式に基づいた演算から最適な推定値を出力
し、推定値を含むことによって、入力画像信号よりも高
い解像度の画像信号を出力する手段を備えてなる画像信
号変換装置。
In an image signal conversion apparatus for converting a standard resolution image signal into a high resolution image signal, class division is performed according to the shape of the three-dimensional distribution of the level of the standard resolution input image signal. Means, storage means for storing prediction coefficient values obtained by learning in advance for each class obtained by class division, and an optimum estimation value output from an operation based on a prediction formula including the prediction coefficient value, which is combined with the storage means An image signal conversion device comprising means for outputting an image signal having a higher resolution than an input image signal by including an estimated value.

【0008】[0008]

【作用】時間方向情報を利用した学習によりSD信号に
対応するHD信号を決定するので、実際の画像の性質に
基づいたアップコンバートができる。また、SD信号の
三次元のレベル分布に応じて適応的にクラスを選択する
ため、画像の局所的性質に追従したアップコンバートが
可能となる。従って、フィルタによる補間と比較して、
より解像度の高い画質のHD信号が得られる。また、動
き画像に関して、良好な信号変換が可能である。
Since the HD signal corresponding to the SD signal is determined by learning using the time direction information, up-conversion based on the characteristics of the actual image can be performed. Also, since the class is adaptively selected according to the three-dimensional level distribution of the SD signal, up-conversion that follows the local properties of the image becomes possible. Therefore, compared to interpolation by a filter,
An HD signal with higher resolution and image quality can be obtained. Also, good signal conversion can be performed for a motion image.

【0009】[0009]

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面を用いて説
明する。図1はこの発明の一実施例の学習時の構成を示
すブロック図である。1は入力端子で、標準的なHD信
号の静止画像を多数枚入力され、垂直間引きフィルタ2
と学習部4へ供給する。HD画像が入力端子1から供給
された垂直間引きフィルタ2は、HD画像を垂直方向に
1/2に間引きし、垂直間引きフィルタ2と接続されて
いる水平間引きフィルタ3で水平方向に1/2に間引き
を行ない、SD信号と同等の画素の静止画像を学習部4
に供給する。予測係数メモリ5は、学習部4で作成され
たクラスコードと係数w1〜wnを記憶する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration at the time of learning according to an embodiment of the present invention. An input terminal 1 receives a number of standard HD signal still images and a vertical thinning filter 2.
Is supplied to the learning unit 4. The vertical thinning filter 2 to which the HD image is supplied from the input terminal 1 thins the HD image in the vertical direction by 1 /, and halves the horizontal direction by the horizontal thinning filter 3 connected to the vertical thinning filter 2. The thinning-out is performed to obtain a still image having the same pixels as the SD signal.
To supply. The prediction coefficient memory 5 stores the class code created by the learning unit 4 and the coefficients w1 to wn.

【0010】上述の間引きを行なう場合、水平間引きに
は通常の周波数制限フィルタを含む1/2間引き回路を
使用できるが、図2に示すように、垂直間引きには1/
8,4/8,3/8といったような非対称係数をフィー
ルド毎に逆順で用いてSD信号のインタレース構造を保
存しなければならない。すなわち、単にHD画像の2ラ
インを合成してSD画像の1ラインを形成すると、nフ
ィールドのラインと(n+1)フィールドのラインとの
間隔が不均一となり、インタレース構造でなくなるから
である。
When performing the above-mentioned thinning-out, a 1/2 thinning-out circuit including a normal frequency limiting filter can be used for horizontal thinning-out, but as shown in FIG.
Asymmetric coefficients such as 8, 4/8, 3/8 must be used in reverse order for each field to preserve the interlace structure of the SD signal. That is, if two lines of the HD image are simply synthesized to form one line of the SD image, the distance between the line of the n field and the line of the (n + 1) field becomes non-uniform, and the interlaced structure is lost.

【0011】ここで図3は、学習部4をソフトウェア処
理の構成とした時のその動作を示すフローチャートを示
す。ステップ11から学習部の制御が開始され、ステッ
プ12の対応データブロック化では、HD信号とSD信
号が供給され、後述するような配列関係にあるHD画素
およびSD画素を取り出す処理を行なう。ステップ13
のデータ終了では、入力された全データ例えば1フレー
ムのデータの処理が終了していれば、ステップ16の予
測係数決定へ、終了していなければ、ステップ14のク
ラス決定へ制御が移る。
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the learning section 4 when the learning section 4 has a software processing configuration. Control of the learning unit is started from step 11, and in the corresponding data block conversion of step 12, the HD signal and the SD signal are supplied, and a process of extracting HD pixels and SD pixels having an arrangement relationship as described later is performed. Step 13
At the end of the data, if the processing of all the input data, for example, the data of one frame has been completed, the control is shifted to the determination of the prediction coefficient in step 16, and if not, the control is shifted to the determination of the class in step 14.

【0012】ステップ14のクラス決定では、SD信号
の信号パターンからクラスを決める。この制御では、ビ
ット数削減のため後述のような適応型ダイナッミクレン
ジ符号化(以下、ADRCと称する)を用いることがで
きる。ステップ15の正規方程式加算では、後述する式
7、式8および式9の方程式を作成する。
In the class determination in step 14, a class is determined from the signal pattern of the SD signal. In this control, adaptive dynamic range coding (hereinafter, referred to as ADRC) as described below can be used to reduce the number of bits. In the normal equation addition in step 15, equations 7, 8 and 9 described later are created.

【0013】ステップ13のデータ終了から全データの
処理が終了後、制御がステップ16に移り、ステップ1
6の予測係数決定では、後述する式9を行列解法を用い
て解いて、予測係数を決める。ステップ17の予測係数
ストアで、予測係数をメモリにストアし、ステップ18
で学習部の制御が終了する。
After the processing of all the data is completed from the end of the data in step 13, the control moves to step 16 and
In the prediction coefficient determination of No. 6, a prediction coefficient is determined by solving Expression 9 described later using a matrix solution method. The prediction coefficients are stored in the memory in the prediction coefficient storage in step 17,
Then, the control of the learning unit ends.

【0014】クラス分けは、例えば、三次元分布の12
個のSD画素を使用する。補間を対象としての1個のH
D画素の位置に応じて12個のSD画素のパターンは、
4種類存在しうる。この4種類をモード1〜モード4と
称することにする。各モードにおける画素の配列を図
4、図5、図6および図7に夫々示す。丸印が補間対象
のHD画素、四角印がHD画像を上述のように間引きす
ることで生成されたSD画素を夫々表す。
Classification is performed, for example, in a 12-dimensional distribution.
Number of SD pixels are used. One H for interpolation
The pattern of the 12 SD pixels according to the position of the D pixel is
There can be four types. These four types will be referred to as mode 1 to mode 4. The arrangement of pixels in each mode is shown in FIGS. 4, 5, 6, and 7, respectively. A circle represents an HD pixel to be interpolated, and a square represents an SD pixel generated by thinning out an HD image as described above.

【0015】以下、図4、図5、図6および図7に基づ
いて、12個のSD画素からHD画素への変換式の学習
とその予測式を用いた信号変換について述べる。なお、
図中のHD画素は、この発明の予測式に基づいたSD画
素12個からの演算により獲得できたものとする。ま
た、ハードを簡単化するため、図5、および図7につい
ては(n−1)フィールドおよび(n+1)フィールド
の一部のSD画素を1/2平均してnフィールドにSD
画素を獲得している(点線四角印)。図4、図5、図6
および図7は学習および予測時のSD画素およびHD画
素の空間的対応関係を表し、必要な複数のSD画素と補
間の対象となる1個のHD画素のみを示す。
Hereinafter, based on FIGS. 4, 5, 6, and 7, learning of a conversion formula from 12 SD pixels to HD pixels and signal conversion using the prediction formula will be described. In addition,
It is assumed that HD pixels in the figure have been obtained by calculation from 12 SD pixels based on the prediction formula of the present invention. In order to simplify the hardware, in FIGS. 5 and 7, a half of the SD pixels of the (n-1) field and the (n + 1) field are averaged by 1/2, and the SD field is converted to the n field.
Pixels have been acquired (dotted squares). 4, 5, and 6
7 and FIG. 7 show the spatial correspondence between SD pixels and HD pixels at the time of learning and prediction, and show only a plurality of necessary SD pixels and one HD pixel to be interpolated.

【0016】図4すなわち、モード1において、nフィ
ールドの6個のSD画素と、(n−1)フィールドおよ
び(n+1)フィールドの夫々3個のSD画素、合計1
2個のSD画素からHD画素を生成する。このモード1
は、図2の垂直間引きの図を用いると、1/8の係数が
乗じられるラインのHD画素を補間するものである。
In FIG. 4, in mode 1, six SD pixels of n fields and three SD pixels of (n-1) field and (n + 1) field, respectively, a total of 1
An HD pixel is generated from two SD pixels. This mode 1
Is used to interpolate the HD pixels on the line multiplied by a factor of 1/8, using the vertical thinning diagram in FIG.

【0017】モード2(図5)において、(n−1)フ
ィールドと(n+1)フィールドの同一位置のラインに
含まれるSD画素同士を平均化してnフィールド中に必
要とする3個のSD画素を補間する。そして、その補間
したSD画素を含むnフィールドの6個のSD画素と、
(n−1)フィールドおよび(n+1)フィールドで平
均に使用したSD画素を除いた夫々3個のSD画素、合
計12個のSD画素からHD画素を獲得する。これは、
図2の垂直間引きの図を用いると、4/8の係数が乗じ
られるラインのHD画素を補間するものである。
In mode 2 (FIG. 5), three SD pixels required in n fields are averaged by averaging SD pixels included in lines at the same position in (n-1) field and (n + 1) field. Interpolate. Then, six SD pixels of n fields including the interpolated SD pixels,
HD pixels are obtained from a total of 12 SD pixels, each of which is 3 SD pixels excluding the SD pixels used for averaging in the (n-1) field and the (n + 1) field. this is,
Using the vertical decimation diagram of FIG. 2, HD pixels of a line multiplied by a 4/8 coefficient are interpolated.

【0018】モード3(図6)において、nフィールド
の6個のSD画素と、(n−1)フィールドの4個のS
D画素と、(n+1)フィールドの2個のSD画素、合
計12個のSD画素からHD画素を生成する。これは、
図2の垂直間引きの図を用いると、1/8の係数が乗じ
られるラインのHD画素の水平方向にHD画素を補間す
るものである。
In mode 3 (FIG. 6), six SD pixels of n fields and four S pixels of (n-1) fields are used.
HD pixels are generated from D pixels and two SD pixels in the (n + 1) field, that is, a total of 12 SD pixels. this is,
Using the vertical thinning diagram in FIG. 2, HD pixels are interpolated in the horizontal direction of the HD pixels on the line multiplied by a factor of 1/8.

【0019】モード4(図7)において、(n−1)フ
ィールドと(n+1)フィールドのSD画素を平均化し
てnフィールド中に必要とする4個(2ラインで夫々2
個)のSD画素を補間する。そして、その補間したSD
画素を含むnフィールドの8個のSD画素と、(n−
1)フィールドおよび(n+1)フィールドで平均化に
使用したSD画素を除いた夫々2個のSD画素、合計1
2個のSD画素からHD画素を獲得する。これは、図2
の垂直間引きの図を用いると、4/8の係数が乗じられ
るラインのHD画素の水平方向にHD画素を補間するも
のである。
In the mode 4 (FIG. 7), the SD pixels of the (n-1) field and the (n + 1) field are averaged to obtain four pixels required in the n fields (2 pixels each for 2 lines).
) Of the SD pixels. And the interpolated SD
8 SD pixels of n fields including pixels, and (n−
1) Two SD pixels each except the SD pixel used for averaging in the field and the (n + 1) field, for a total of 1
An HD pixel is obtained from two SD pixels. This is shown in FIG.
In the vertical thinning diagram, the HD pixels are interpolated in the horizontal direction of the HD pixels on the line multiplied by a 4/8 coefficient.

【0020】上述の通り、三次元のSD画素12個から
垂直方向にHD画素を獲得する。また、モード2および
モード4では、モード1およびモード3のHD画素に対
して、図中のSD画素のサンプリング間隔の1/2の位
置にHD画素ライン上にHD画素を生成している。すな
わち、HD画素ライン上で、SD画素の2倍のHD画素
を生成すための処理である。
As described above, HD pixels are obtained vertically from 12 three-dimensional SD pixels. In the modes 2 and 4, the HD pixels are generated on the HD pixel line at half the sampling interval of the SD pixels in the figure with respect to the HD pixels in the modes 1 and 3. That is, this is a process for generating twice as many HD pixels as SD pixels on the HD pixel line.

【0021】学習部4によって、上述のようなモード1
〜モード4の各モードの夫々の予測係数が決定される。
次にクラス分割について説明すると、クラス分割でもっ
とも簡便な方法は、ブロック内の学習データのビット系
列をそのままクラス番号とする方法である。しかし、こ
の方法では膨大な容量のメモリが必要となる。
The learning unit 4 controls the mode 1 as described above.
The prediction coefficient of each of the modes 4 to 4 is determined.
Next, the class division will be described. The simplest method of the class division is a method in which a bit sequence of learning data in a block is used as a class number as it is. However, this method requires a huge amount of memory.

【0022】この例では、SD信号の信号パターンによ
るクラス分割にADRCを使用している。本来ADRC
は、VTR向け高能率符号化用に開発された適応的再量
子化法であり、信号レベルの局所的なパターンを短い語
長で効率的に表現できる。SD画素ブロックを用いる場
合、SD画素のレベルを夫々、x1〜xnとする。ま
た、x1〜xnのデータに対してpビットADRCを行
った結果の再量子化データを夫々、q1〜qnとし、そ
のダイナッミクレンジをDR、最大値をMAX、最小値
をMINとする。このとき、このブロックのクラスは、
式1で定義される。
In this example, ADRC is used for class division by the signal pattern of the SD signal. Originally ADRC
Is an adaptive requantization method developed for high-efficiency coding for VTRs, and can efficiently represent a local pattern of a signal level with a short word length. When the SD pixel block is used, the levels of the SD pixels are x1 to xn, respectively. Also, re-quantized data obtained by performing p-bit ADRC on the data of x1 to xn are q1 to qn, the dynamic range is DR, the maximum value is MAX, and the minimum value is MIN. At this time, the class of this block is
Defined by Equation 1.

【0023】[0023]

【数1】 (Equation 1)

【0024】ここで1ビットADRCを例にとって、A
DRCを説明する。ADRC符号化回路43の一例を図
8に示す。図8において、入力端子21からのブロック
の順序に変換されたデータに関して、検出回路22がブ
ロック毎に最大値MAX、最小値MINを検出する。減
算回路23に対してMAXおよびMINが供給され、そ
の出力にダイナミックレンジDRが発生する。入力デー
タおよびMINが減算回路24に供給され、減算回路2
4から最小値が除去されることで、正規化された画素デ
ータが発生する。
Here, taking 1-bit ADRC as an example, A
The DRC will be described. FIG. 8 shows an example of the ADRC encoding circuit 43. In FIG. 8, the detection circuit 22 detects the maximum value MAX and the minimum value MIN for each block of the data converted into the order of the blocks from the input terminal 21. MAX and MIN are supplied to the subtraction circuit 23, and a dynamic range DR is generated at the output. The input data and MIN are supplied to the subtraction circuit 24, and the subtraction circuit 2
By removing the minimum value from 4, the normalized pixel data is generated.

【0025】ダイナミックレンジDRが割算回路25に
供給され、正規化された画素データがダイナミックレン
ジDRで割算され、割算回路25の出力データが比較回
路26に供給される。比較回路26では、中央画素以外
の8個の画素の割算出力が0.5 を基準として、より大き
いか、より小さいかが判断される。この結果に応じて、
`0' または`1' のデータDTが発生する。この比較出力
DTが出力端子27に取り出される。
The dynamic range DR is supplied to a division circuit 25, the normalized pixel data is divided by the dynamic range DR, and the output data of the division circuit 25 is supplied to a comparison circuit 26. In the comparison circuit 26, it is determined whether the dividing power of the eight pixels other than the center pixel is larger or smaller based on 0.5. Depending on this result,
Data DT of '0' or '1' is generated. The comparison output DT is taken out to the output terminal 27.

【0026】図2中のHD画素とSD画素の関係を同定
するための係数を求める処理をより詳細に説明する。一
般的にSD画素レベルをx1〜xnとし、HD画素レベ
ルをyとしたとき、クラス毎に係数w1〜wnによるn
タップの線形推定式 y´=w1x1+w2x2+‥‥+wnxn (2) を設定する。学習前はwiが未定係数である。
The processing for obtaining a coefficient for identifying the relationship between the HD pixel and the SD pixel in FIG. 2 will be described in more detail. Generally, when the SD pixel level is x1 to xn and the HD pixel level is y, n by the coefficients w1 to wn for each class
The linear estimation equation of the tap is set as y '= w1x1 + w2x2 + w + wnxn (2). Before learning, wi is an undetermined coefficient.

【0027】上述のように、学習はクラス毎に複数のH
DデータおよびSDデータに対して行なう。データ数が
mの場合、式2に従って、 yj ´=w1xj 1+w2xj 2+‥‥+wnxj n (3) (但し、j=1,2,‥‥m)
As described above, learning is performed for a plurality of Hs for each class.
Performed for D data and SD data. If the number of data is m, according to Equation 2, y j '= w1x j 1 + w2x j 2 + ‥‥ + wnx j n (3) ( where, j = 1,2, ‥‥ m)

【0028】m>nの場合、w1〜wnは一意には決ま
らないので、誤差ベクトルEの要素を ej =yj −(w1xj 1+w2xj 2+‥‥+wnxj n) (4) (但し、j=1,2,‥‥m) と定義して、次の式5を最小にする係数を求める。
[0028] m> For n, since w1~wn is not uniquely determined, elements of an error vector E e j = y j - ( w1x j 1 + w2x j 2 + ‥‥ + wnx j n) (4) ( where, j = 1,2, ‥‥ m), and a coefficient that minimizes the following Expression 5 is obtained.

【0029】[0029]

【数2】 (Equation 2)

【0030】いわゆる最小自乗法による解法である。こ
こで式4のwiによる偏微分係数を求める。
This is a so-called least squares solution. Here, the partial differential coefficient by wi in Expression 4 is obtained.

【0031】[0031]

【数3】 (Equation 3)

【0032】式6を0にするように各wiを決めればよ
いから、
Since each wi may be determined so that Equation 6 is set to 0,

【0033】[0033]

【数4】 (Equation 4)

【0034】として、行列をもちいるとUsing a matrix,

【0035】[0035]

【数5】 (Equation 5)

【0036】となる。この方程式は一般に正規方程式と
呼ばれている。この方程式を掃き出し法等の一般的な行
列解法を用いて、wiについて解けば予測係数wiが求
まり、クラスコードをアドレスとして、この予測係数w
iをメモリに格納しておく。
## EQU1 ## This equation is generally called a normal equation. When this equation is solved for wi using a general matrix solution such as a sweeping-out method, a prediction coefficient wi is obtained, and the prediction coefficient w
i is stored in the memory.

【0037】以上のように学習部4が実データであるH
D信号を用いて予測係数wiを獲得することができ、こ
れをメモリに格納しておく。次に、SD信号をHD信号
へ変換、即ち、アップコンバートする場合、任意の入力
SD画像に対して出力HD画像を生成することができ
る。このための構成を図9のブロック図に示す。
As described above, the learning unit 4 uses the actual data H
The prediction coefficient wi can be obtained using the D signal, and this is stored in the memory. Next, when an SD signal is converted into an HD signal, that is, when the SD signal is up-converted, an output HD image can be generated for an arbitrary input SD image. The configuration for this is shown in the block diagram of FIG.

【0038】入力端子31から(n+1)フィールドの
SD画像が信号d0として供給され、d0はフィールド
メモリ32とアップコンバート回路34a〜34dに夫
々供給される。d0を供給されたフィールドメモリ32
からnフィールドのSD画像が信号d1として出力さ
れ、この信号d1がフィールドメモリ33とアップコン
バート回路34a〜34dに夫々供給される。d1を供
給されたフィールドメモリ33から(n−1)フィール
ドのSD画像が信号d2として出力され、アップコンバ
ート回路34a〜34dに夫々供給される。
An SD image of (n + 1) fields is supplied from an input terminal 31 as a signal d0, and d0 is supplied to a field memory 32 and up-conversion circuits 34a to 34d. Field memory 32 supplied with d0
To output an SD image of n fields as a signal d1, and this signal d1 is supplied to the field memory 33 and the up-conversion circuits 34a to 34d, respectively. An SD image of (n-1) fields is output as a signal d2 from the field memory 33 supplied with d1, and supplied to the up-convert circuits 34a to 34d, respectively.

【0039】アップコンバート回路34a〜34dに供
給されたSD画像の信号d0,d1,d2はHD画像へ
アップコンバートされて出力される。これらアップコン
バート回路34a〜34dは、上述したモード1〜モー
ド4の各モードの信号変換を受け持っている。セレクタ
35は入力端子37からのセレクト信号で制御される。
HD画素の位置に対応するモード1〜モード4のどのH
D画像かを調べ正確にアップコンバートされている識別
信号であり、このモードの識別と対応して選択されたア
ップコンバート回路の出力を出力端子36から出力す
る。
The SD image signals d0, d1, and d2 supplied to the up-conversion circuits 34a to 34d are up-converted into HD images and output. These up-conversion circuits 34a to 34d are responsible for signal conversion in each of the above-described modes 1 to 4. The selector 35 is controlled by a select signal from the input terminal 37.
Which H of mode 1 to mode 4 corresponding to the position of the HD pixel
This is an identification signal that has been accurately upconverted by checking whether it is a D image, and the output of the upconversion circuit selected corresponding to this mode identification is output from the output terminal 36.

【0040】図9中のアップコンバート回路34a〜3
4dは、記憶されている予測係数を除くと互いに同一の
構成であり、その一例を図10に示す。入力端子41か
ら入力されたSD画像の信号d0,d1,d2、すなわ
ち、(n−1)フィールド、nフィールド、(n+1)
フィールドをブロック化回路42に夫々供給する。ブロ
ック化回路42は変換を行なう単位のブロックのデータ
を画像中から取り出し、ラスター走査の順序を図2に示
したようなブロックの順序のデータへ変換する。このブ
ロック化回路42の出力データはADRC回路43と予
測演算回路45に供給される。ADRC回路43では、
供給されたブロック単位のデータを例えば1ビットAD
RC符号化が行なわれ、式1に従って、クラスが決定さ
れる。
Up-conversion circuits 34a-3 in FIG.
4d have the same configuration as each other except for the stored prediction coefficients, an example of which is shown in FIG. SD image signals d0, d1, and d2 input from the input terminal 41, that is, (n-1) fields, n fields, (n + 1)
The fields are supplied to the blocking circuits 42, respectively. The blocking circuit 42 extracts the data of the block of the unit to be converted from the image, and converts the raster scanning order into the data of the block order as shown in FIG. The output data of the blocking circuit 42 is supplied to an ADRC circuit 43 and a prediction operation circuit 45. In the ADRC circuit 43,
The supplied block unit data is converted to, for example, 1-bit AD.
RC encoding is performed, and the class is determined according to Equation 1.

【0041】クラスコード発生回路44では、決定され
たクラスに対応するクラスコードを発生し、このクラス
コードが予測係数メモリ5に対してアドレスとして供給
される。メモリ5からそのクラスの予測係数が読み出さ
れ、予測演算回路45では、ブロック化回路42から供
給されたブロック単位のデータと決定された予測係数w
1〜wnから予測式 y´=w1x1+w2x2+‥‥+wnxn (10) に従った演算により推定HDデータy´を出力端子46
から出力する。
The class code generation circuit 44 generates a class code corresponding to the determined class, and this class code is supplied to the prediction coefficient memory 5 as an address. The prediction coefficient of the class is read from the memory 5, and the prediction operation circuit 45 determines the data in the block unit supplied from the blocking circuit 42 and the determined prediction coefficient w
1 to wn, the estimated HD data y ′ is output to the output terminal 46 by the calculation according to the prediction formula y ′ = w1x1 + w2x2 + ‥‥ + wnxn (10)
Output from

【0042】ここで図11は、上述のアップコンバート
の処理のフローチャートである。ステップ51からアッ
プコンバートの制御が開始され、ステップ52のデータ
ブロック化では、SD信号が供給され、SD画素を処理
ブロック単位に取り出す処理を行なう。ステップ53の
データ終了では、入力された全データの処理が終了して
いれば、ステップ57の終了へ、終了していなければ、
ステップ54のクラス決定へ制御が移る。
FIG. 11 is a flowchart of the above-described up-conversion process. Up-conversion control is started from step 51, and in the data block formation in step 52, an SD signal is supplied, and processing for extracting SD pixels in processing block units is performed. At the end of the data in step 53, if the processing of all the input data has been completed, the process proceeds to the end of step 57.
Control transfers to step 54 for class determination.

【0043】ステップ54のクラス決定では、SD信号
の信号パターンからクラスを決定する。この制御では、
学習時と同様にビット数削減のため1ビットADRCを
用いることが好ましい。ステップ55の予測係数リスト
アでは、クラスコードに対応する予測係数をメモリから
リストアする。ステップ56の予測演算では、式10の
予測式演算を行ない、HD画素の予測データを出力す
る。この一連の制御が全データに対し繰り返され、全デ
ータが終了すればステップ53のデータ終了からステッ
プ57の終了に制御が移り、アップコンバートの処理が
終了する。
In step 54, the class is determined from the signal pattern of the SD signal. In this control,
It is preferable to use 1-bit ADRC to reduce the number of bits as in the case of learning. In the prediction coefficient restoration in step 55, the prediction coefficient corresponding to the class code is restored from the memory. In the prediction operation of step 56, the prediction expression operation of Expression 10 is performed, and the prediction data of the HD pixel is output. This series of control is repeated for all data, and when all data is completed, control is shifted from the end of data in step 53 to the end of step 57, and the up-conversion process is completed.

【0044】また、情報圧縮手段として、ADRC回路
43を設けることとしたが、ADRC回路43の代わり
に例えば、DCT(Discrete Cosine Transform )、V
Q(ベクトル量子化)、あるいはDPCM(予測符号
化)回路を設ける等のように、データ圧縮を行なえるこ
とができる手段であれば何を設けるかは適宜選択可能で
ある。
The ADRC circuit 43 is provided as information compression means. Instead of the ADRC circuit 43, for example, DCT (Discrete Cosine Transform), V
As long as it is a means capable of performing data compression, such as providing a Q (vector quantization) or a DPCM (prediction coding) circuit, what is provided can be appropriately selected.

【0045】[0045]

【発明の効果】この発明は、入力画像信号のレベルの三
次元(時空間)分布に応じてクラス分割を行ない、クラ
ス毎に予め学習により獲得された予測式に基づいた信号
変換を行なうことにより、時間方向の情報も有効に利用
できるようになり、動き画像に対してより精度の高い変
換画像信号を出力することができる。
According to the present invention, a class is divided according to a three-dimensional (spatio-temporal) distribution of the level of an input image signal, and a signal conversion is performed for each class based on a prediction formula obtained by learning in advance. Also, information in the time direction can be effectively used, and a more accurate converted image signal can be output for a motion image.

【0046】時間方向の情報も有効に利用できることか
ら、とくにインタレース信号の変換時に効果がある。
Since information in the time direction can also be used effectively, it is particularly effective when converting interlaced signals.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明に係る画像信号変換装置における予測
係数を獲得するための構成の一例のブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of an example of a configuration for obtaining a prediction coefficient in an image signal conversion device according to the present invention.

【図2】この発明の一実施例におけるHD画素とSD画
素の説明に用いる略線図の一例である。
FIG. 2 is an example of a schematic diagram used for describing HD pixels and SD pixels in one embodiment of the present invention.

【図3】この発明に係る画像信号変換装置における予測
係数を獲得するための構成の一例のフローチャートであ
る。
FIG. 3 is a flowchart of an example of a configuration for obtaining a prediction coefficient in the image signal conversion device according to the present invention.

【図4】この発明の一実施例におけるHD画素とSD画
素の説明に用いる略線図の一例である。
FIG. 4 is an example of a schematic diagram used for describing HD pixels and SD pixels in one embodiment of the present invention.

【図5】この発明の一実施例におけるHD画素とSD画
素の説明に用いる略線図の一例である。
FIG. 5 is an example of a schematic diagram used for describing HD pixels and SD pixels in one embodiment of the present invention.

【図6】この発明の一実施例におけるHD画素とSD画
素の説明に用いる略線図の一例である。
FIG. 6 is an example of a schematic diagram used for describing HD pixels and SD pixels in one embodiment of the present invention.

【図7】この発明の一実施例におけるHD画素とSD画
素の説明に用いる略線図の一例である。
FIG. 7 is an example of a schematic diagram used for describing HD pixels and SD pixels in one embodiment of the present invention.

【図8】ADRC回路の説明に用いるブロック図であ
る。
FIG. 8 is a block diagram used for explaining an ADRC circuit;

【図9】この発明の一実施例におけるモードの説明に用
いるブロック図の一例である。
FIG. 9 is an example of a block diagram used for describing a mode in one embodiment of the present invention.

【図10】この発明に係る画像信号変換装置の一実施例
のブロック図である。
FIG. 10 is a block diagram of an embodiment of an image signal conversion device according to the present invention.

【図11】この発明の一実施例のフローチャートであ
る。
FIG. 11 is a flowchart of one embodiment of the present invention.

【図12】従来のSD信号からHD信号へアップコンバ
ートする説明に用いるブロック図である。
FIG. 12 is a block diagram used to explain conventional up-conversion from an SD signal to an HD signal.

【図13】従来の信号変換装置に用いられる補間フィル
タの一例のブロック図である。
FIG. 13 is a block diagram of an example of an interpolation filter used in a conventional signal conversion device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

5 予測係数メモリ 41 入力端子 42 ブロック化回路 43 ADRC回路 44 クラスコード発生回路 45 予測演算回路 46 出力端子 5 Prediction coefficient memory 41 Input terminal 42 Blocking circuit 43 ADRC circuit 44 Class code generation circuit 45 Prediction operation circuit 46 Output terminal

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 標準解像度の画像信号を高解像度の画像
信号に変換する画像信号変換装置において、 上記標準解像度の入力画像信号のレベルの三次元分布の
形状に応じてクラス分割を行なう手段と、 上記クラス分割されたクラス毎に予め学習により獲得さ
れた予測係数値を格納した記憶手段と、 上記記憶手段と結合され、上記予測係数値を含む予測式
に基づいた演算から最適な推定値を出力し、上記推定値
を含むことによって、上記入力画像信号よりも高い解像
度の画像信号を出力する手段を備えてなる画像信号変換
装置。
1. An image signal conversion apparatus for converting a standard resolution image signal into a high resolution image signal, comprising: means for performing class division according to a shape of a three-dimensional distribution of levels of the standard resolution input image signal; Storage means for storing a prediction coefficient value obtained by learning in advance for each of the classes into which the class has been divided; and an optimum estimation value output from a calculation based on a prediction formula including the prediction coefficient value, which is combined with the storage means An image signal conversion device comprising means for outputting an image signal having a higher resolution than the input image signal by including the estimated value.
【請求項2】 請求項1記載の画像信号変換装置におい
て、 上記クラス分割として、メモリ容量の節約のために適応
型ダイナミックレンジ符号化を用いるようにした画像信
号変換装置。
2. The image signal conversion device according to claim 1, wherein the class division uses adaptive dynamic range coding for saving memory capacity.
【請求項3】 請求項1記載の画像信号変換装置におい
て、 高解像度信号の近接する複数の画素に上記標準解像度の
画像信号および高解像度の画像信号がインタレース走査
の信号であることを特徴とする画像信号変換装置。
3. The image signal conversion device according to claim 1, wherein the standard resolution image signal and the high resolution image signal are interlaced scanning signals in a plurality of pixels adjacent to the high resolution signal. Image signal conversion device.
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