JP3411977B2 - 信号処理装置 - Google Patents
信号処理装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高レベルのディジタル
画像信号をレベル圧縮するディジタルニー装置等の信号
処理装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】図６は従来のこの種装置を用いたビデオ
カメラのブロック図であり、説明を簡単にするため白黒
カメラの例としている。図において、被写体からの光Ｏ
は、レンズ１を経て撮像素子２に至る。撮像素子２で
は、被写体からの光情報を電気信号に光電変換してアナ
ログ処理部３へ出力する。アナログ処理部３では、撮像
素子２からの信号に処理を施した後（ノイズ除去，レベ
ル変換等）、Ａ／Ｄ（アナログ−ディジタル）変換器４
へ信号を送る。Ａ／Ｄ変換器４でアナログ信号をディジ
タル信号に変換した後、ニー回路５へ出力する。ニー回
路５では、定格レベル以上の信号を圧縮して、等価的に
ダイナミックレンジが広がった様に見せかけた後ディジ
タル信号処理部６へ送る。ディジタル信号処理部６では
必要な処理（例えば、ｆ特補正，γ補正（定格内）等）
を施した後出力する。 【０００３】次に、ニー回路５の入出力特性の概略につ
いて図７に示す。図で横軸はニー回路の入力レベル、縦
軸はニー回路の出力レベルを表わす。ニー特性の折点
は、入力のａ，出力のＡに相当する点であり、図からも
判る様に、ａよりも高いレベルでは出力でレベルが圧縮
されている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来例においては、次のような問題がある。 【０００５】ａ．Ａ／Ｄ変換出力は限られたビット数で
あるため、その中でニー特性を持たせるためには、定格
レベル内（ａよりも低いレベル）で量子化レベルが粗く
なり、量子化誤差の影響が現われやすい。（即ち、定格
内でＳ／Ｎが劣化する） ｂ．ニー領域（ニーポイントよりも高いレベル）での圧
縮率が高いため、出力でのニー領域へのビット割当てが
少なくなり、量子化誤差が目立つ。具体的には、画像に
偽輪郭が現われる。 【０００６】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たもので、ニー変換等に伴う量子化誤差により、画像上
に偽輪郭等が現われることの少い信号処理装置を提供す
ることを目的とするものである。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、信号処理装置を次の（１）のとおりに構成す
るものである。 【０００８】（１）入力されるデジタル画像信号のうち
所定レベルを超える画像信号をレベル圧縮する入出力変
換特性に基づいて信号処理を実行する第１の処理回路
と、前記第１の処理回路から出力されたデジタル画像信
号を前記第１の処理回路の変換特性とは逆の変換特性に
よって信号処理を実行する第２の処理回路と、前記第１
の処理回路に入力される直前の信号から、前記第２の処
理回路から出力される信号を減算する減算手段と、前記
減算手段によって得られた信号を記憶するバッファメモ
リと、前記デジタル画像信号の空間的近傍に位置し、前
記第１の処理回路によって処理されていないデジタル画
像信号と、前記バッファメモリに記憶された信号に対応
する信号とを加算する加算手段と、前記第１の処理回路
から出力されたデジタル画像信号に対して所定の信号処
理を実行するデジタル信号処理回路とを備える信号処理
装置。 【０００９】 【００１０】 【００１１】 【００１２】 【作用】レベル圧縮手段に所定レベルを超える画像信号
が入力するとき、レベル圧縮に伴う量子化誤差が当該画
像信号の空間的位置の周辺に分配される。 【００１３】 【実施例】以下本発明を実施例により詳しく説明する。 【００１４】図２は本発明の第１実施例である“ビデオ
カメラ”のブロック図である。図において、図６の従来
例のブロックと同機能部分には同一符号を付し、ここで
の説明を省略する。 【００１５】従来例と異なるのは、Ａ／Ｄ変換器４と適
応形ニー回路７である。Ａ／Ｄ変換器４´が従来と異な
る点は、分解能が適応形ニー回路７の出力の分解能より
も高く設定してある点である。又、適応形ニー回路７
は、定格レベル内の入力信号はそのまま出力しニー領域
内の信号は圧縮によって生じる量子化誤差を当該信号の
空間的位置の周辺に空間的に分配する様に動作する。 【００１６】適応形ニー回路７について、図１のブロッ
ク図を用いて説明する。 【００１７】Ａ／Ｄ変換器４´からの信号は、加算器７
−１に入力される。加算器７−１は過去のエラー情報と
現時点の信号とを加算してＫＮＥＥ回路７−２へ送る。
ＫＮＥＥ回路７−２では、ニー変換して出力する。一方
ＫＮＥＥ回路７−２の出力は、ＫＮＥＥ-1回路７−３に
入力され、逆ニー変換された後加算器７−４に“−”入
力として入力される。又、加算器７−４には、ＫＮＥＥ
回路７−２用の入力信号が入力されている。加算器７−
４の出力はエラーバッファ７−５に入力されエラー信号
として蓄積される。エラーバッファ７−５の出力は、エ
ラーフィルタ７−６に送られ、適当な重み付けをした
後、加算器７−１へ入力される。 【００１８】次に動作について説明する。ＫＮＥＥ回路
７−２のニー変換特性の概略図を図３に示す。固体撮像
素子２のｌ行ｍ列に相当するＫＮＥＥ回路７−２の入力
信号をｆ’1mとする。今、ｆ’1mが図示のようにニー変
換後の１ＬＳＢの中間に相当するレベルであるとする。
この時のニー変換レベルをＧ1mとする。次に、このＧ1m
信号をＫＮＥＥ-1回路７−３によって逆ニー変換すると
Ｆ1mの信号レベルが得られる。この時、元の情報ｆ’1m
とＦ1mとは必ずしも一致しない。これはニー特性によっ
て圧縮されているからである。 【００１９】すなわちこのままではＥ1m＝ｆ’1m−Ｆ1m
の情報は出力Ｇ1mに反映されない。 【００２０】そこで、この情報をエラーバッファ７−５
に蓄え、エラーフィルタ７−６によって適当な重み付け
をした後、次の情報ｆ1'm'（空間的に異なる（しかし、
ｆ1mの近くにある））信号に付加しＦｌｍの情報を生か
すことによって、視覚的に量子化誤差を軽減するように
できる。 【００２１】エラー情報をフィードバックする空間的な
位置の一例を図４に示す。図中、斜線で示した箇所がそ
れである。又、エラーフィルタの例としては、平均を取
る手法等が利用できる。 【００２２】次に、ＫＮＥＥ回路７−２への入力信号が
定格レベルの場合は、定格レベル内では変換利得が１に
設定されているため、ｆ’1m−Ｆ1m＝０となり誤差情報
は伝達されない。従って、ほとんどが定格レベル内に存
在する画像情報では、ＫＮＥＥ回路７−２の出力はＧ1m
＝ｆ’1m＝ｆ1mとなり元の信号をそのまま伝達すること
になる。このようにして、定格レベル内では、元の信号
をそのまま伝達しニー領域でも圧縮によって消失する情
報を空間的に分配することによって伝達することができ
て、高輝度の信号が入力されても良好な画質を得ること
ができる。 【００２３】第１実施例では図１に示すように、誤差信
号を得るのに逆ニー特性を利用したが、ニー回路の入力
信号を比較回路によってニー特性に合わせたしきい値と
比較して最大値を検出してもよい。この考えによる例を
本発明の第２実施例として説明する。本実施例の全体構
成は第１実施例と同様図２のように構成されている。し
かしニー回路は図５のとおりに構成されている。即ち比
較器７−７で、ＫＮＥＥ回路７−２の入力信号ｆ’
1mと、ニー特性に合わせたしきい値である基準値１〜ｎ
とを比較し、入力信号ｆ’1mの値より小さい、最大の基
準値をＦ1mとして出力し、（ｆ’1m−Ｆ1m）をエラーバ
ッファ７−５に蓄える。他の動作は図１のブロックと同
様である。 【００２４】なお実施例では白黒カメラについて説明し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、カラー
カメラに適用しても同様の効果が得られることは明らか
である。 【００２５】また、実施例ではニー回路の入力信号の分
解能をニー回路の出力の分解能よりも高く設定した場合
について説明したが、ニー回路の入出力の分解能が同じ
ニー回路を用いた場合でも同様の効果が得られる。 【００２６】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
所定レベルを超える画像信号が入力する場合に限り、レ
ベル圧縮にともなう量子化誤差が当該画像信号の空間的
位置の周辺に分配されるので、ニー変換などの変換処理
などに伴なって生じる量子化誤差によって発生する、画
像上の偽輪郭の発生を抑制することができる。
画像信号をレベル圧縮するディジタルニー装置等の信号
処理装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】図６は従来のこの種装置を用いたビデオ
カメラのブロック図であり、説明を簡単にするため白黒
カメラの例としている。図において、被写体からの光Ｏ
は、レンズ１を経て撮像素子２に至る。撮像素子２で
は、被写体からの光情報を電気信号に光電変換してアナ
ログ処理部３へ出力する。アナログ処理部３では、撮像
素子２からの信号に処理を施した後（ノイズ除去，レベ
ル変換等）、Ａ／Ｄ（アナログ−ディジタル）変換器４
へ信号を送る。Ａ／Ｄ変換器４でアナログ信号をディジ
タル信号に変換した後、ニー回路５へ出力する。ニー回
路５では、定格レベル以上の信号を圧縮して、等価的に
ダイナミックレンジが広がった様に見せかけた後ディジ
タル信号処理部６へ送る。ディジタル信号処理部６では
必要な処理（例えば、ｆ特補正，γ補正（定格内）等）
を施した後出力する。 【０００３】次に、ニー回路５の入出力特性の概略につ
いて図７に示す。図で横軸はニー回路の入力レベル、縦
軸はニー回路の出力レベルを表わす。ニー特性の折点
は、入力のａ，出力のＡに相当する点であり、図からも
判る様に、ａよりも高いレベルでは出力でレベルが圧縮
されている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来例においては、次のような問題がある。 【０００５】ａ．Ａ／Ｄ変換出力は限られたビット数で
あるため、その中でニー特性を持たせるためには、定格
レベル内（ａよりも低いレベル）で量子化レベルが粗く
なり、量子化誤差の影響が現われやすい。（即ち、定格
内でＳ／Ｎが劣化する） ｂ．ニー領域（ニーポイントよりも高いレベル）での圧
縮率が高いため、出力でのニー領域へのビット割当てが
少なくなり、量子化誤差が目立つ。具体的には、画像に
偽輪郭が現われる。 【０００６】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たもので、ニー変換等に伴う量子化誤差により、画像上
に偽輪郭等が現われることの少い信号処理装置を提供す
ることを目的とするものである。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、信号処理装置を次の（１）のとおりに構成す
るものである。 【０００８】（１）入力されるデジタル画像信号のうち
所定レベルを超える画像信号をレベル圧縮する入出力変
換特性に基づいて信号処理を実行する第１の処理回路
と、前記第１の処理回路から出力されたデジタル画像信
号を前記第１の処理回路の変換特性とは逆の変換特性に
よって信号処理を実行する第２の処理回路と、前記第１
の処理回路に入力される直前の信号から、前記第２の処
理回路から出力される信号を減算する減算手段と、前記
減算手段によって得られた信号を記憶するバッファメモ
リと、前記デジタル画像信号の空間的近傍に位置し、前
記第１の処理回路によって処理されていないデジタル画
像信号と、前記バッファメモリに記憶された信号に対応
する信号とを加算する加算手段と、前記第１の処理回路
から出力されたデジタル画像信号に対して所定の信号処
理を実行するデジタル信号処理回路とを備える信号処理
装置。 【０００９】 【００１０】 【００１１】 【００１２】 【作用】レベル圧縮手段に所定レベルを超える画像信号
が入力するとき、レベル圧縮に伴う量子化誤差が当該画
像信号の空間的位置の周辺に分配される。 【００１３】 【実施例】以下本発明を実施例により詳しく説明する。 【００１４】図２は本発明の第１実施例である“ビデオ
カメラ”のブロック図である。図において、図６の従来
例のブロックと同機能部分には同一符号を付し、ここで
の説明を省略する。 【００１５】従来例と異なるのは、Ａ／Ｄ変換器４と適
応形ニー回路７である。Ａ／Ｄ変換器４´が従来と異な
る点は、分解能が適応形ニー回路７の出力の分解能より
も高く設定してある点である。又、適応形ニー回路７
は、定格レベル内の入力信号はそのまま出力しニー領域
内の信号は圧縮によって生じる量子化誤差を当該信号の
空間的位置の周辺に空間的に分配する様に動作する。 【００１６】適応形ニー回路７について、図１のブロッ
ク図を用いて説明する。 【００１７】Ａ／Ｄ変換器４´からの信号は、加算器７
−１に入力される。加算器７−１は過去のエラー情報と
現時点の信号とを加算してＫＮＥＥ回路７−２へ送る。
ＫＮＥＥ回路７−２では、ニー変換して出力する。一方
ＫＮＥＥ回路７−２の出力は、ＫＮＥＥ-1回路７−３に
入力され、逆ニー変換された後加算器７−４に“−”入
力として入力される。又、加算器７−４には、ＫＮＥＥ
回路７−２用の入力信号が入力されている。加算器７−
４の出力はエラーバッファ７−５に入力されエラー信号
として蓄積される。エラーバッファ７−５の出力は、エ
ラーフィルタ７−６に送られ、適当な重み付けをした
後、加算器７−１へ入力される。 【００１８】次に動作について説明する。ＫＮＥＥ回路
７−２のニー変換特性の概略図を図３に示す。固体撮像
素子２のｌ行ｍ列に相当するＫＮＥＥ回路７−２の入力
信号をｆ’1mとする。今、ｆ’1mが図示のようにニー変
換後の１ＬＳＢの中間に相当するレベルであるとする。
この時のニー変換レベルをＧ1mとする。次に、このＧ1m
信号をＫＮＥＥ-1回路７−３によって逆ニー変換すると
Ｆ1mの信号レベルが得られる。この時、元の情報ｆ’1m
とＦ1mとは必ずしも一致しない。これはニー特性によっ
て圧縮されているからである。 【００１９】すなわちこのままではＥ1m＝ｆ’1m−Ｆ1m
の情報は出力Ｇ1mに反映されない。 【００２０】そこで、この情報をエラーバッファ７−５
に蓄え、エラーフィルタ７−６によって適当な重み付け
をした後、次の情報ｆ1'm'（空間的に異なる（しかし、
ｆ1mの近くにある））信号に付加しＦｌｍの情報を生か
すことによって、視覚的に量子化誤差を軽減するように
できる。 【００２１】エラー情報をフィードバックする空間的な
位置の一例を図４に示す。図中、斜線で示した箇所がそ
れである。又、エラーフィルタの例としては、平均を取
る手法等が利用できる。 【００２２】次に、ＫＮＥＥ回路７−２への入力信号が
定格レベルの場合は、定格レベル内では変換利得が１に
設定されているため、ｆ’1m−Ｆ1m＝０となり誤差情報
は伝達されない。従って、ほとんどが定格レベル内に存
在する画像情報では、ＫＮＥＥ回路７−２の出力はＧ1m
＝ｆ’1m＝ｆ1mとなり元の信号をそのまま伝達すること
になる。このようにして、定格レベル内では、元の信号
をそのまま伝達しニー領域でも圧縮によって消失する情
報を空間的に分配することによって伝達することができ
て、高輝度の信号が入力されても良好な画質を得ること
ができる。 【００２３】第１実施例では図１に示すように、誤差信
号を得るのに逆ニー特性を利用したが、ニー回路の入力
信号を比較回路によってニー特性に合わせたしきい値と
比較して最大値を検出してもよい。この考えによる例を
本発明の第２実施例として説明する。本実施例の全体構
成は第１実施例と同様図２のように構成されている。し
かしニー回路は図５のとおりに構成されている。即ち比
較器７−７で、ＫＮＥＥ回路７−２の入力信号ｆ’
1mと、ニー特性に合わせたしきい値である基準値１〜ｎ
とを比較し、入力信号ｆ’1mの値より小さい、最大の基
準値をＦ1mとして出力し、（ｆ’1m−Ｆ1m）をエラーバ
ッファ７−５に蓄える。他の動作は図１のブロックと同
様である。 【００２４】なお実施例では白黒カメラについて説明し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、カラー
カメラに適用しても同様の効果が得られることは明らか
である。 【００２５】また、実施例ではニー回路の入力信号の分
解能をニー回路の出力の分解能よりも高く設定した場合
について説明したが、ニー回路の入出力の分解能が同じ
ニー回路を用いた場合でも同様の効果が得られる。 【００２６】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
所定レベルを超える画像信号が入力する場合に限り、レ
ベル圧縮にともなう量子化誤差が当該画像信号の空間的
位置の周辺に分配されるので、ニー変換などの変換処理
などに伴なって生じる量子化誤差によって発生する、画
像上の偽輪郭の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施例要部のブロック図
【図２】 第１実施例のブロック図
【図３】 第１実施例要部の説明図
【図４】 量子化誤差分配の説明図
【図５】 第２実施例要部のブロック図
【図６】 従来例のブロック図
【図７】 ニー回路の入出力特性の概略図
【符号の説明】
７ 適応形ニー回路
７−１，７−４ 加算器
７−２ ＫＮＥＥ回路
７−３ 逆ＫＮＥＥ回路
７−５ エラーバッファ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H04N 5/202
H04N 5/243
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 入力されるデジタル画像信号のうち所定
レベルを超える画像信号をレベル圧縮する入出力変換特
性に基づいて信号処理を実行する第１の処理回路と、 前記第１の処理回路から出力されたデジタル画像信号を
前記第１の処理回路の変換特性とは逆の変換特性によっ
て信号処理を実行する第２の処理回路と、 前記第１の処理回路に入力される直前の信号から、前記
第２の処理回路から出力される信号を減算する減算手段
と、 前記減算手段によって得られた信号を記憶するバッファ
メモリと、 前記デジタル画像信号の空間的近傍に位置し、前記第１
の処理回路によって処理されていないデジタル画像信号
と、前記バッファメモリに記憶された信号に対応する信
号とを加算する加算手段と、 前記第１の処理回路から出力されたデジタル画像信号に
対して所定の信号処理を実行するデジタル信号処理回路
とを備えることを特徴とする信号処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04784691A JP3411977B2 (ja) | 1991-03-13 | 1991-03-13 | 信号処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04784691A JP3411977B2 (ja) | 1991-03-13 | 1991-03-13 | 信号処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04284068A JPH04284068A (ja) | 1992-10-08 |
| JP3411977B2 true JP3411977B2 (ja) | 2003-06-03 |
Family
ID=12786735
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04784691A Expired - Fee Related JP3411977B2 (ja) | 1991-03-13 | 1991-03-13 | 信号処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3411977B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2547686B2 (ja) * | 1991-06-21 | 1996-10-23 | 三洋電機株式会社 | 映像信号処理回路 |
-
1991
- 1991-03-13 JP JP04784691A patent/JP3411977B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04284068A (ja) | 1992-10-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20030107 |
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