JP3343405B2 - 画像輪郭強調器 - Google Patents

画像輪郭強調器

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JP3343405B2 JP18102893A JP18102893A JP3343405B2 JP 3343405 B2 JP3343405 B2 JP 3343405B2 JP 18102893 A JP18102893 A JP 18102893A JP 18102893 A JP18102893 A JP 18102893A JP 3343405 B2 JP3343405 B2 JP 3343405B2
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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、電子機器および通信
機器の画像装置に用いられる画像輪郭強調器に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】近年、画像輪郭強調器は、テレビ受像器
およびVTRなどの様々な映像機器に利用されるように
なってきた。以下に従来の画像輪郭強調器について説明
する。すなわち、図5は従来の画像輪郭強調器のブロッ
ク図であり、1は映像信号の入力端、21は1次の第1
の高域通過フィルタ(以下、HPFという)、22は1
次の第2のHPF、7は利得制御回路(以下、GCAと
いう)、8は映像信号の遅延器、9は遅延された映像信
号にGCA7の出力信号を加算する加算器、10は出力
端である。
【0003】このように構成された画像輪郭強調器につ
いて、以下その動作を説明する。すなわち、まず映像信
号の過渡波形、例えば、ステップ波の応答と各フィルタ
の伝達特性とを考える。入力端1に映像信号を入力する
と、1次の第1のHPF21の伝達特性HHPF1(s)は
s関数で HHPF1(s)=s/(s+1/RC) ……(1) となる。ここで、Rはフィルタを構成する抵抗、Cはフ
ィルタを構成するコンデンサである。つぎに、1次の第
2のHPF22に1次の第1のHPF21と同等の伝達
特性を与えると、二段のフィルタによる総合通過特性H
1 (s)は H1 (s)={s/(s+1/RC)}2 ……(2) となる。このシステムのステップ応答は、ステップ関数
のラプラス変換U(s)=(1/s)を考慮して、 H1 (S)・U(s)=s/(s+1/RC)2 となる。このs関数の逆ラプラス変換がステップ応答の
強調信号h1 (t)であり、 h1 (t)=(1−t/RC)exp(−t/RC) ……(3) となる。
【0004】この強調信号をGCA7で信号振幅を適当
なレベルに調整して、遅延器8で遅延された映像信号に
この信号を逆相に加算器9で加算して、ステップ関数の
前後を強調する。その輪郭強調された信号を出力端10
で出力する。図5の各部a〜dのステップ応答の各波形
を図6の(a)〜(d)に示す。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の画像輪郭強調器の構成では、ステップ応答による強
調信号の強調の最初の部分が他の部分よりも強調し過ぎ
て不自然な画面になるという欠点を有していた。例え
ば、強調信号h1 (t)の最大値と最小値は、h1
(0)=1 , h1(2RC)=−e-2となる。つま
り、t=0で最も強い輪郭強調となり、また強調部前後
のピークで1:0.135の振幅差がある。
【0006】したがって、この発明の目的は、上記従来
の欠点を解決するもので、画像の輪郭を滑らかに強調す
ることができる画像輪郭強調器を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1の画像輪郭強調
器は、映像信号を入力して映像信号がステップ応答のと
きに1次関数と指数関数の減衰関数との掛け算となる強
調信号成分を発生させる伝達特性を構成するバンドパス
フィルタと、このバンドパスフィルタの出力信号を増幅
して1次関数の傾きを変化することにより強調信号の最
大最小の振幅差を低減する増幅器と、映像信号を入力す
る高域通過フィルタと、増幅器より出力された信号と高
域通過フィルタより出力した信号成分を合成する第1の
加算器と、この第1の加算器より出力する強調信号の振
幅を調整する利得制御回路と、映像信号を遅延する遅延
器と、この遅延器により遅延された映像信号に利得制御
回路の強調信号を合成してステップ関数の前後を強調す
る第2の加算器とを備えたものである。
【0008】請求項2の画像輪郭強調器は、請求項1に
おいて、バンドパスフィルタは映像信号を順次入力する
第1の高域通過フィルタおよび低域通過フィルタからな
り、映像信号を入力する高域通過フィルタを前記第1の
高域通過フィルタで兼用したものである。
【0009】
【作用】請求項1の画像輪郭強調器によれば、映像信号
をバンドパスフィルタに入力すると、映像信号がステッ
プ応答のときフィルタの伝達関数により、1次関数と指
数関数の減衰関数との掛け算となる強調信号成分が得ら
れ、強調信号の最大と最小の振幅がほぼ等しくなるよう
に増幅器により1次関数の傾きが適正に設定され、高域
通過フィルタに入力された映像信号の信号成分と第1の
加算器により強調信号が合成され、利得制御回路により
その振幅が調整され、かつこの強調信号が遅延器により
遅延された映像信号と第2の加算器により合成され、こ
れによりステップ関数の前後が強調され画像の輪郭が強
調された出力を得る。
【0010】この場合、バンドパスフィルタで強調信号
成分を発生し、増幅器により強調信号の最大値幅と最小
値幅を等しくしてその振幅差をなくすようにしたため、
画像の輪郭にバランスのとれた補正を得ることができ、
画像の輪郭を滑らかに強調することができる優れた画像
輪郭強調器を実現できるものである。請求項2の画像輪
郭強調器は、請求項1において、バンドパスフィルタは
映像信号を順次入力する第1の高域通過フィルタおよび
低域通過フィルタからなり、映像信号を入力する高域通
過フィルタを前記第1の高域通過フィルタで兼用したた
め、請求項1の作用のほか、共用化により構成が簡単に
なる。
【0011】
【実施例】この発明の第1の実施例の画像輪郭強調器に
ついて、図1および図2を参照しながら説明する。図1
は第1の実施例における画像輪郭強調器のブロック図を
示すものである。図1において、1は映像信号の入力
端、2はバンドパスフィルタBPを構成する1次の第1
の高域通過フィルタ(以下、HPFという)、3はバン
ドパスフィルタBPを構成する1次の低域通過フィルタ
(以下、LPF)、4は増幅器、5は映像信号を入力す
る1次の第2のHPF、6は第1の加算器、7は利得制
御回路(以下、GCAという)、8は遅延器、9は第2
の加算器、10は輪郭強調された映像信号の出力端であ
る。
【0012】バンドパスフィルタBPを構成する第1の
HPF1およびLPF3は、映像信号を入力して映像信
号がステップ応答のときに1次関数と指数関数の減衰関
数との掛け算となる強調信号成分を発生させる伝達特性
を構成する。増幅器4は第1のHPF1およびLPF3
の出力信号を増幅して1次関数の傾きを変化することに
より強調信号の最大最小の振幅差を低減する。第2のH
PF5は映像信号を入力し、第1の加算器6は増幅器4
より出力された信号と第2のHPF5より出力した信号
成分を合成する。GCA7は第1の加算器6より出力す
る強調信号の振幅を調整し、遅延器8は映像信号を遅延
し、第2の加算器9は遅延器8により遅延された映像信
号にGCA7の強調信号を合成してステップ関数の前後
を強調する輪郭強調された映像信号を出力する。
【0013】このように構成された第1の実施例の画像
輪郭強調器について、以下その動作を説明する。まず強
調信号h2 (t)をつぎのように定義する。すなわち、 h2 (t)=(1−at/RC)exp(−t/RC) ……(4) ここで、h2 (t)を時間tで微分すると、 dh2 (t)/dt= 〔{(at/RC)−1−a}exp(−t/RC)〕/RC ……(5) となり、h2 (t)は tmin =RC(1+a)/a ……(6) のとき、最小値をとり、 h2 (tmin )=−a×exp{−(1+a)/a} ……(7) である。ここで、定数aを3.59に設定すれば、強調
信号h2 (t)の最大値h2MAXと最小値h2MINの関係
は、h2MAX≒−h2MIN となり、強調部前後での振幅差
を解消できる。
【0014】つぎに、このステップ応答を実現するため
の伝達関数を求める。強調信号h2(t)をラプラス変
換すると、 H2 (s)・U(s)= 1/(s+1/RC)−(a/RC)/(s+1/RC)2 …(8) となり、システムの伝達関数H2 (s)は、 H2 (s)= s/(s+1/RC)−(as/RC)/(s+1/RC)2 …(9) となる。
【0015】このシステムは1次のHPFと1次のLP
Fで構成できる。すなわち、1次のHPFの伝達関数H
HPF1(s)は(1)式で示した。そして、1次のLPF
の伝達関数HLPF1(s)は、 HLPF1(s)=1/(RC(s+1/RC)) ……(10) である。したがって、(9)式を(1)式と(10)式
とで分解すれば、図1のようなシステムが構成できる。
【0016】ここで、増幅器4は定数aを決定し、最大
最小の振幅を適正にする。そして、第1の加算器6で強
調信号を合成する。GCA7、第2の加算器9、遅延器
8は従来例と同等に動作する。また、図1のステップ応
答における各点a〜dの波形を図2に示す。この実施例
によれば、バンドパスフィルタBPを構成する第1のH
PF2とLPF3とで強調信号成分を発生し、増幅器4
により強調信号の最大値幅と最小値幅を等しくしてその
振幅差をなくすようにしたため、画像の輪郭にバランス
のとれた補正を得ることができ、画像の輪郭を滑らかに
強調することができる優れた画像輪郭強調器を実現でき
る。
【0017】この発明の第2の実施例の画像輪郭強調器
を図3および図4により説明する。図3は第2の実施例
における画像輪郭強調器のブロック図を示すものであ
る。すなわち、この画像輪郭強調器は、第1の実施例に
おいて、1次の第2のHPF5を1次の第1のHPF2
で兼用したものである。図1と共通する部分に同一符号
を付して説明を省略している。
【0018】図3のシステムの特徴となる強調信号を合
成する具体回路例を図4に示す。図4において、Vsg
は信号源である。コンデンサC1、抵抗R1、電源V
1、トランジスタQ1、および電流源I1によりHPF
2を構成し、抵抗R2、コンデンサC2によりLPF4
を構成し、抵抗R3〜R5、トランジスタQ2〜Q4、
および電流源I2〜I4により増幅器5を構成し、抵抗
R6、トランジスタQ5〜Q7、抵抗R7、および電流
源I5〜I7により第1の加算器6を構成している。1
8は電源印加端、19は強調信号の出力端である。
【0019】このように、1次の第1のHPF2と1次
の第2のHPF5とを共通にしても、第1の実施例で説
明したシステムの伝達関数H2 (s)は変わらない。し
たがって、図3のシステムは図1のシステムと等価であ
り、第1の実施例と同じステップ応答が得られ、第1の
実施例と同等な画像輪郭強調を行なえる。さらに第1の
実施例と比べて共用化により構成が簡単になる。
【0020】さらに、フィルタの順序を交換したシステ
ムでも等価であるから、同じ伝達関数H2(s)を実現
できる。
【0021】
【発明の効果】請求項1の画像輪郭強調器によれば、バ
ンドパスフィルタで強調信号成分を発生し、増幅器によ
り強調信号の最大値幅と最小値幅を等しくしてその振幅
差をなくすようにしたため、画像の輪郭にバランスのと
れた補正を得ることができ、画像の輪郭を滑らかに強調
することができる優れた画像輪郭強調器を実現できるも
のである。
【0022】請求項2の画像輪郭強調器は、請求項1に
おいて、バンドパスフィルタは映像信号を順次入力する
第1の高域通過フィルタおよび低域通過フィルタからな
り、映像信号を入力する高域通過フィルタを前記第1の
高域通過フィルタで兼用したため、請求項1の効果のほ
か、共用化により構成が簡単になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例における画像輪郭強調
器のブロック図である。
【図2】その各部の波形図である。
【図3】第2の実施例における画像輪郭強調器のブロッ
ク図である。
【図4】その要部の具体回路図である。
【図5】従来例の画像輪郭強調器のブロック図である。
【図6】その各部の波形図である。
【符号の説明】
BP バンドパスフィルタ 2 第1の高域通過フィルタ(HPF) 3 低域通過フィルタ(LPF) 4 増幅器 5 第2の高域通過フィルタ(HPF) 6 第1の加算器 7 利得調整回路(GCA) 8 遅延器 9 第2の加算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 5/14 - 5/217

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 映像信号を入力して前記映像信号がステ
    ップ応答のときに1次関数と指数関数の減衰関数との掛
    け算となる強調信号成分を発生させる伝達特性を構成す
    るバンドパスフィルタと、このバンドパスフィルタの出
    力信号を増幅して前記1次関数の傾きを変化することに
    より前記強調信号の最大最小の振幅差を低減する増幅器
    と、前記映像信号を入力する高域通過フィルタと、前記
    増幅器より出力された信号と前記高域通過フィルタより
    出力した信号成分を合成する第1の加算器と、この第1
    の加算器より出力する強調信号の振幅を調整する利得制
    御回路と、前記映像信号を遅延する遅延器と、この遅延
    器により遅延された映像信号に前記利得制御回路の強調
    信号を合成してステップ関数の前後を強調する第2の加
    算器とを備えた画像輪郭強調器。
  2. 【請求項2】 バンドパスフィルタは映像信号を順次入
    力する第1の高域通過フィルタおよび低域通過フィルタ
    からなり、映像信号を入力する高域通過フィルタを前記
    第1の高域通過フィルタで兼用した請求項1記載の画像
    輪郭強調器。
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