JP3587595B2 - Image conversion device - Google Patents

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JP3587595B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、時分割多重された映像信号を幾何学変換処理する画像変換装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、多重形式の標準TV信号の幾何学変換処理は、図12に示すような幾何学変換装置により行われている。多重(マルチプレクス)された輝度信号、色信号は、デマルチプレクサ1201により、別々のチャンネルに分けられ(デマルチプレクス)、書き込みアドレス回路1202により生成されたアドレスに従って、輝度信号Yおよび色信号CB,CR がそれぞれメモリ1203,1204,1205に格納される。そして、幾何学変換に応じて、読み出しアドレス回路1206により生成されたアドレス(整数部、小数部)のうち、整数部に従って、メモリ1203,1204,1205からY,CB,CR がそれぞれ読み出され、補間回路1207,1208,1209に供給される。補間回路1207,1208,1209では、読み出しアドレス回路1206により生成されたアドレス(整数部、小数部)のうち、小数部に従って、それぞれ補間処理され、得られたY,CB,CR の各信号はマルチプレクサ1210により多重される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の装置では、輝度信号Yおよび色信号CB,CR を分離、合成する回路、すなわち、デマルチプレクサ1201とマルチプレクサ1210が必要であり、輝度信号Yおよび色信号CB,CR に対して、映像の補間処理を行う回路、すなわち、補間回路1207,1208,1209が必要になり、効率的でなかった。
【0004】
本発明の目的は、上記のような問題点を解決し、より小さい回路構成で幾何学変換処理を行うことができる画像変換装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、ストア手段と、該ストア手段のリニアな書き込みアドレスを発生する書き込みアドレス発生手段と、該書き込みアドレス発生手段により発生された前記ストア手段のリニアなアドレスに、時分割多重されたディジタルコンポーネント映像信号を順次に書き込む書き込み手段と、幾何学変換式に基づき前記ストア手段上のアドレスを発生するアドレス発生手段と、該アドレス発生手段により発生されたアドレスの画素値を2次元補間する補間手段とを備えた画像変換装置であって、前記アドレス発生手段は、出力画素座標の垂直成分および水平成分と、幾何学変換式とから、ITU-R BT.656で定められた伝送フォーマットで時分割多重されたCB,Y,CR信号のうちのY信号のアドレスを計算するアドレス計算回路と、水平同期信号とクロックとに基づき、当該クロックタイミングにおける信号種別がいずれであるかを示す識別信号を出力するタイミング回路と、該タイミング回路からの識別信号と、前記アドレス計算回路により計算されたY信号のアドレスの水平成分の整数部のLSBの値とより決定される加算係数を、予め求めた加算係数から取り出すオフセット回路と、前記アドレス計算回路により計算されたY信号のアドレスの水平成分の整数部を2倍するビットシフタと、該ビットシフタの出力と、前記オフセット回路の出力とを加算する加算回路と、該加算回路の出力と、前記アドレス計算回路により計算されたY信号のアドレスの垂直成分と、前記タイミング回路からの識別信号とから、2次元補間フィルタ構成画素データのアドレスを発生する補間アドレス回路とを備えたことを特徴とする。
【0006】
請求項1に記載の発明において、前記補間手段は、前記タイミング回路からの信号種別と、前記アドレス計算回路により計算されたY信号のアドレスの水平成分の整数部のLSBの値とに基づき、該水平成分の小数部の値pから補間係数p'を計算する計算回路と、前記補間アドレス回路により発生されたアドレスに従い前記ストア手段から読み出された2次元補間フィルタ構成画素データを、前記補間係数p'と前記アドレス計算回路からの垂直成分の小数部の値qとから計算されたフィルタ係数に基づき2次元演算処理する補間フィルタとを備えることができる。
【0007】
請求項1に記載の発明において、前記ストア手段は、同一内容のディジタルデータをそれぞれに書き込むG1メモリ、G2メモリ、G3メモリおよびG4メモリの4つのメモリを備えることができ、前記補間アドレス回路は、前記加算回路の出力と、前記アドレス計算回路により計算されたY信号のアドレスの垂直成分とから映像信号G1のアドレスを発生し、前記G1メモリに出力する回路と、前記映像信号G1のアドレスに、特定値を加算して、前記映像信号G1の垂直下方に隣接する同一種類の映像信号G3のアドレスとして発生し、前記G3メモリに出力する回路と、前記映像信号G1のアドレスに、前記タイミング回路からの識別信号に基づき選択された特定値を加算して、前記映像信号G1の水平後方に隣接する同一種類の映像信号G2のアドレスとして発生し、前記G2メモリに出力する回路と、前記映像信号G1のアドレスに、前記タイミング回路からの識別信号に基づき選択された特定値を加算して、前記映像信号G3の水平後方に隣接する同一種類の映像信号G4のアドレスとして発生し、前記G4メモリに出力する回路とを備えることができ、前記補間フィルタは、前記4つのメモリからの出力データである映像信号G1、G2、G3およびG4のデータを入力とし、当該4つのデータを2次元補間フィルタの構成画素データとして前記補間係数p'とY信号のアドレスの垂直成分の小数部の値qとから
【数2】
G = G1(1-p')(1-q) + G2*p'(1-q) + G3(1-p')q + G4*p'*q
で表される演算式により補間データGを演算する回路を備えることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明に係る幾何学変換の原理を説明する。まず、説明を簡単にするため、多重されていないY信号を例に説明する。入力Y信号をリニアなアドレスでメモリに書き込み、出力画面に読み出す時に、幾何学変換式に基づき生成されたアドレスで読み出す。幾何学変換式をFx,Fy とし、メモリ上の座標(アドレス)を(h,v) とし、出力画面上の座標を(H,V) とすると、(h,v) と(H,V) の関係は、
【0012】
【数3】
h = Fx(H,V)
v = Fy(H,V) … (2)
と表すことができる。すなわち、出力画面上の(H,V) の位置の画素は、メモリのアドレス(h,v) から読み出される。ただし、(h,v) は入力のサンプル点に一致しない場合があるため、かかる場合には4点補間処理を行う。このようにすることにより、幾何学変換を行うことができる。この様子を図4に示す。
【0013】
次に、多重されたY,CB,CR を、多重信号のままメモリに書き込み、メモリからY,CB,CR の各信号をそれぞれ別々に読み出す方法を説明する。ここでいう多重信号とはITU−R BT.656で定められている図3に示すようなフォーマットの信号をいう。フォーマット上、信号種別は水平同期信号とクロックにより一義的に定まる。メモリ上のY信号の座標(アドレス)を(hmy,vmy) とし、出力画面の座標を(H,V) とした場合、Y信号を読み出すアドレス(hmy,vmy) は、(hmy,vmy) と、図4に示す(h,v) との間に
【0014】
【数4】
hmy = 2h+1
vmy = v …(3)
の関係があることから、(2) 式を用いると、
【0015】
【数5】
hmy = 2Fx(H,V)+1
vmy = Fy(H,V) …(4)
と表される。v方向は信号多重されておらず、多重処理を考慮する必要はないため、以後、h方向のみについて説明する。
【0016】
CB信号を読み出すためのアドレスを(hmb,vmy) とすると、(4) 式の読み出しアドレスhmy がY1信号の位相である場合は、CB信号はY1信号より1小さいアドレスになるので、
【0017】
【数6】

Figure 0003587595
と表される。また、(4) 式の読み出しアドレスhmy がY2信号の位相であるときには、Y1信号のサンプル点でのCB信号のデータ、つまり、Y2信号より3小さいアドレス(計算されたhmy より3小さいアドレス)のCB信号を読み出す。よって、
【0018】
【数7】
Figure 0003587595
となる。
【0019】
CR信号を読み出すためのアドレスを(hmr,vmy) とすると、(4) 式の読み出しアドレスhmy がY1信号の位相の時は、CR信号はY1信号より1大きいアドレスにあるので、
【0020】
【数8】
Figure 0003587595
となり、同様に、Y2信号の位相になるときは、Y2信号より1小さいアドレスのCR信号を読み出すので、
【0021】
【数9】
Figure 0003587595
となる。Y2信号位相での読み出し例を図5に示す。図5に示すCB,CR はY1と同一の(H,V) で読み出しアドレスを計算して、最後にオフセットが加算される。以上から分かるように、Y,CB,CR の読み出しアドレスは、Y,CB,CR が多重されていない場合の座標系で幾何学変換式Fx,Fy を計算し、Fxを2倍、すなわち、2Fx にし、Y,CB,CR の各信号に対して、表1に示すオフセットを加算することにより求めることができる。読み出しアドレスがY1信号の位相またはY2信号の位相のいずれであるかは、幾何学変換式Fxに基づき生成されたアドレスの整数部のLSB により判定することができる。表1に示すLSB は幾何学変換式Fxに基づき生成されたアドレスの整数部のLSB である。
【0022】
【表1】
Figure 0003587595
【0023】
実際には、出力信号(出力映像)も多重された形式であるので、幾何学変換式Fx,Fy の計算を、図6に示すように、CB,Y1,CR信号の期間は、Y1信号で計算したFxをホールドし、Y2信号の期間はY2信号のFxを計算するというようにする。このようにすることにより、上述した原理をそのまま適用することができる。
【0024】
次に、多重信号の補間処理について説明する。図2に示すような近傍4画素値による4点補間を用いる場合を例にとる。読み出しアドレスの水平値(h) の小数部をpとし、読み出しアドレスの垂直値(v) の小数部をqとした場合、求めたい画素値Gは
【0025】
【数10】
Figure 0003587595
と表される。補間係数p,q は前記Fx,Fy に基づき生成されたアドレスの小数部であるが、これはY信号の補間係数であり、CB,CR 信号の補間処理をする場合は、係数pを変換する必要がある。その理由は、CB,CR 信号は1画素おきにしかサンプルがないため、4点補間に用いられる画素の関係がY信号とは異なるからである。この様子を図7に示す。変換後の補間係数をp’とする。CB,CR 信号の補間係数は、例えば、読み出しアドレスの位相がY1信号と同位相(h整数部のLSB が0)であった場合、図7(a) から分かるように、
【0026】
【数11】
p’ = p/2 …(9)
となる。また。位相がY2信号と同位相(h整数部のLSB が1)であった場合、補間係数p’は、図7(b) から分かるように、
【0027】
【数12】
p’ = (1+p)/2 …(10)
となる。補間係数p’の切り替えを表2に示す。
【0028】
【表2】
Figure 0003587595
【0029】
図1は本発明の第1の実施の形態を示す。図1において、10は帯域制限回路であり、幾何学変換時の再サンプルによる折り返しを防止するために帯域制限を行うものである。帯域制限回路10は映像信号の多重タイミングに合わせて係数を切り替えることが可能な構成とする。すなわち、多重信号のタイミング(CB,Y1,CR,Y2) ごとに異なる係数でフィルタ演算を行うものとする。20は書き込みアドレス発生回路であり、クロックごとに水平値が1ずつ増加し、ラインごとに垂直値が1ずつ増加する、いわゆるリニアなアドレスを発生するものである。31ないし34はメモリであり、帯域制限回路10により帯域制限された映像信号が、書き込みアドレス発生回路20からのアドレスに従って書き込まれており、G1からG4までの画素に対応させてある。40は読み出しアドレス発生回路であり、メモリ31〜34の読み出しアドレスを幾何学変換式に基づいて発生するものである。50は4点補間回路であり、メモリ31〜34から読み出された画素値に対して、図2に示すような近傍4画素値による4点補間を行うものである。
【0030】
このように構成したので、入力の映像信号は帯城制限回路10により帯域制限され、得られた信号は、クロックごとに水平値が1ずつ増加し、ラインごとに垂直値が1ずつ増加する、いわゆるリニアなアドレスでメモリ31〜34に書き込まれる。そして、メモリ31〜34上の映像データは、読み出しアドレス発生回路40により幾何学変換式に基づいて発生されたアドレスから読み出される。読み出しアドレス発生回路40により発生される読み出しアドレス値は小数を含んでおり、必ずしも入力映像の標本点に一致しないので、図2に示すような近傍4画素値による4点補間を用いている。読み出しアドレスの水平値(h) の小数部をpとし、読み出しアドレスの垂直値(v) の小数部をqとした場合、求めたい画素値Gは
【0031】
【数13】
Figure 0003587595
と表される。
【0032】
図9は図1に示す読み出しアドレス回路40の構成を示す。図9において、50は図1の4点補間回路50と同一部分を示す。901はアドレス計算回路であり、非多重形式の信号を幾何学変換する際のアドレス(h,v) を計算するものである。902はビットシフタであり、アドレス計算回路901により計算されたアドレスデータのうち水平方向のアドレスの整数部を上位へ1ビットシフトするものである。ビットシフタ902によりアドレスが2倍され、2hが得られる。903はオフセット回路であり、図10に示すように構成されており、アドレス計算回路901のh整数部のLSB に基づき、タイミング回路904からの信号に合わせて、CB,Y1,CR,Y2 のオフセットを出力するものである。905は補間アドレス回路であり、G1,G2,G3,G4 相当する画素のアドレスをそれぞれ計算するものである。
【0033】
次に、動作を説明する。非多重形式の信号を幾何学変換する際のアドレス(h,v) がアドレス計算回路901により計算され、得られたアドレスデータのうちh方向のアドレスはビットシフタ902により上位へ1ビットシフトされる。よって、アドレスが2倍され、2hが得られる。そして、読み出しアドレスがY1の位相か、Y2の位相かが、アドレス計算回路901のh整数部のLSB で判定され、判定結果に基づき、オフセットが切り換えられる。すなわち、h整数部のLSB が0の場合には、スイッチ素子1003がセレクタ1001側に切り換えられ、CB,Y1,CR,Y2 のそれぞれの多重タイミングに合わせて、セレクタ1001によりそれぞれ0,1,2,1が選択され出力される。一方、h整数部のLSB が1の場合には、スイッチ素子1003がセレクタ1002側に切り換えられ、CB,Y1,CR,Y2 のそれぞれの多重タイミングに合わせて、セレクタ1002によりそれぞれ−2,1,0,1が選択され出力される。そして、切り換えられたオフセット回路1003出力が加算され、多重形式の読み出しアドレスが計算される。多重タイミングに合わせたオフセット回路1003出力は、表1の通りである。
【0034】
拡大率が1.0 の場合、2.0 の場合の各回路の出力を図8(b),(c) に示す。このようなタイミングで読み出し、アドレスの計算が行われる。図8(a) において、アドレスの更新のタイミングでは、Uの期間は同一の読み出しアドレス値となることを示し、黒の三角形はアドレス値の更新のタイミングを示す。図8(b),(c) おいて、ビットシフタの出力値は、アドレス計算回路出力の整数部を2倍した値になっており、補間アドレス回路出力値はビットシフタ出力値とオフセット回路出力値を加算した結果になっている。
【0035】
補間アドレス回路905では、G1画素のアドレスからG2,G3,G4に相当する画素のアドレスをそれぞれ計算する。これらのアドレスはG1画素の読み出しアドレスを(hm,vm) とすると、
G2用アドレス(hm+α, vm )
G3用アドレス(hm, vm+1)
G4用アドレス(hm+α, vm+1)
となる。Y1,Y2(輝度信号) のタイミングでは、α=2であり、CB,CR(色信号) のタイミングでは、α=4である。
【0036】
4点補間回路50の構成を示す図11を参照して4点補間回路の動作を説明する。4点補間回路50では、G1,G2,G3,G4 画素と、読み出しアドレスの小数部(p、q)を用いて、式(1) により補間画素を計算する。その際、CB,CR(色信号) のタイミングでは、読み出しアドレスのh整数部のLSB によって、pを表2のp’のように変換して補間計算をする。すなわち、読み出しアドレスのh整数部のLSB が0である場合には、スイッチ素子1103がセレクタ1101側に切り換えられ、CB,Y1,CR,Y2 のそれぞれの多重タイミングに合わせて、セレクタ1101によりそれぞれp/2 ,p ,p/2 ,p が選択される。一方、h整数部のLSB が1の場合には、スイッチ素子1103がセレクタ1102側に切り換えられ、CB,Y1,CR,Y2 のそれぞれの多重タイミングに合わせて、セレクタ1102によりそれぞれ(1+p)/2 ,p ,(1+p)/2 ,p が選択される。補間係数p’と、読み出しアドレスの垂直値(v) の小数部qを用いて、次の式、すなわち、
【0037】
【数14】
G = G1(1−p’)(1−q) + G2*p’(1−q) + G3(1−p’)q + G4*p’*q
から、加重加算回路1104により画素値Gが求められる。
【0038】
本実施の形態では、上記のように構成したので、多重信号のまま幾何学変換処理を行うことができ、多重信号を各チャンネルに分ける回路が不要になり、また、チャンネルごとに補間回路を用意する必要がなくなる。
【0039】
本実施の形態では、G1からG4までの画素ごとに4つのメモリを用いた例を説明したが、1つのメモリで共用し、1つのメモリからの各画素の読み出しを、入力信号の標本化周波数の4倍で行うようにしても、同様の効果を奏することができる。
【0040】
本実施の形態では、多重形式の映像信号の例を説明したが、非多重形式の映像信号を幾何学変換処理することもできる。
【0041】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、上記のように構成したので、(1) 多重されたコンポーネント映像信号を分離することなく幾何学変換処理を行うことができ、(2) 多重されていない映像信号も同一の回路構成で処理できるなどの特徴を有しており、従来よりも全体的に大幅な回路規模縮小を図ることができ効率的である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示すブロック図である。
【図2】4点補間を説明するための説明図である。
【図3】ITU−R BT.656で勧告されている多重映像信号の伝送フォーマットを示す図である。
【図4】Y信号を例に幾何学変換の原理を説明するための説明図である。
【図5】多重信号を例に幾何学変換の原理を説明するための説明図である。
【図6】アドレス計算方法を説明するための説明図である。
【図7】多重タイミングに合わせた補間係数の切り換えを説明するための説明図である。
【図8】読み出しアドレス処理を説明するための説明図である。
【図9】図1に示す読み出しアドレス発生回路40の構成を示すブロック図である。
【図10】図9に示すオフセット回路903の構成を示すブロック図である。
【図11】図1に示す4点補間回路50の構成を示すブロック図である。
【図12】従来の幾何学変換装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
10 帯域制限回路
20 書き込みアドレス発生回路
31 G1メモリ
32 G2メモリ
33 G3メモリ
34 G4メモリ
40 読み出しアドレス発生回路
50 4点補間回路
901 アドレス計算回路
902 ビットシフタ
903 オフセット回路
904 タイミング回路
905 補間アドレス回路
1001,1002,1101,1102 セレクタ
1003,1103 スイッチ素子
1104 加重加算回路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image conversion device for performing a geometric conversion process on a time-division multiplexed video signal.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a geometric conversion process of a multiplex standard TV signal is performed by a geometric conversion device as shown in FIG. The multiplexed (multiplexed) luminance signal and chrominance signal are divided into separate channels (demultiplex) by a demultiplexer 1201, and the luminance signal Y and the color signals CB, CR are stored in the memories 1203, 1204, and 1205, respectively. Then, according to the geometric transformation, Y, CB, and CR are read from the memories 1203, 1204, and 1205 according to the integer part of the addresses (integer part and decimal part) generated by the read address circuit 1206, respectively. The signals are supplied to interpolation circuits 1207, 1208, and 1209. In the interpolation circuits 1207, 1208, and 1209, the Y, CB, and CR signals obtained by performing the interpolation processing in accordance with the decimal part of the addresses (integer part and decimal part) generated by the read address circuit 1206 are multiplexed. 1210.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the conventional device requires a circuit for separating and synthesizing the luminance signal Y and the color signals CB and CR, that is, the demultiplexer 1201 and the multiplexer 1210. In addition, a circuit for performing image interpolation processing, that is, interpolation circuits 1207, 1208, and 1209, is required, which is not efficient.
[0004]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide an image conversion device capable of performing a geometric conversion process with a smaller circuit configuration.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, a store means, a write address generating means for generating a linear write address of the store means, and a linear address of the store means generated by the write address generating means are time-division multiplexed. Writing means for sequentially writing the digital component video signals, an address generating means for generating an address on the storing means based on a geometric conversion formula, and two-dimensionally interpolating a pixel value of the address generated by the address generating means. An image conversion device comprising interpolation means, wherein the address generation means uses a transmission format defined by ITU-R BT.656 from a vertical component and a horizontal component of output pixel coordinates and a geometric conversion formula. An address calculation circuit for calculating the address of the Y signal among the CB, Y, and CR signals which have been time-division multiplexed; A timing circuit that outputs an identification signal indicating which signal type is used at the clock timing based on the signal and the clock, an identification signal from the timing circuit, and an address of the Y signal calculated by the address calculation circuit. An offset circuit for extracting an addition coefficient determined from the value of the LSB of the integer part of the horizontal component of the horizontal component from the addition coefficient obtained in advance, and an integer part of the horizontal component of the address of the Y signal calculated by the address calculation circuit as 2 A multiplying bit shifter, an adding circuit for adding the output of the bit shifter and the output of the offset circuit, an output of the adding circuit, a vertical component of the address of the Y signal calculated by the address calculating circuit, and the timing An interpolation signal for generating an address of pixel data constituting a two-dimensional interpolation filter from an identification signal from the circuit. Characterized in that a less circuit.
[0006]
In the invention as set forth in claim 1, the interpolating means is configured to determine the signal type from the timing circuit and the LSB value of an integer part of a horizontal component of the address of the Y signal calculated by the address calculation circuit. A calculating circuit for calculating an interpolation coefficient p ′ from a value p of a decimal part of a horizontal component; and a two-dimensional interpolation filter constituent pixel data read from the storage means in accordance with an address generated by the interpolation address circuit. An interpolation filter for performing two-dimensional arithmetic processing based on the filter coefficient calculated from p ′ and the value q of the decimal part of the vertical component from the address calculation circuit can be provided.
[0007]
According to the first aspect of the present invention, the storing means can include four memories of a G1 memory, a G2 memory, a G3 memory, and a G4 memory for writing digital data of the same content respectively, and the interpolation address circuit includes: A circuit that generates an address of the video signal G1 from the output of the adder circuit and the vertical component of the address of the Y signal calculated by the address calculation circuit, and outputs the address to the G1 memory; A circuit for adding a specific value to generate an address of a video signal G3 of the same type vertically adjacent to the video signal G1 and outputting the same to the G3 memory; Of the same type of video adjacent to the video signal G1 horizontally behind the video signal G1. A signal generated as an address of the signal G2 and output to the G2 memory, and a specific value selected based on an identification signal from the timing circuit are added to the address of the video signal G1 to generate a horizontal signal of the video signal G3. A circuit that generates an address of the same type of video signal G4 adjacent to the rear and outputs the same to the G4 memory, and the interpolation filter includes video signals G1 and G2 that are output data from the four memories. , G3 and G4 as inputs, and the four data as pixel data constituting a two-dimensional interpolation filter from the interpolation coefficient p ′ and the value q of the decimal part of the vertical component of the address of the Y signal.
G = G1 (1-p ') (1-q) + G2 * p' (1-q) + G3 (1-p ') q + G4 * p' * q
Can be provided with a circuit for calculating the interpolation data G by the calculation expression represented by
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The principle of the geometric transformation according to the present invention will be described. First, for simplicity of description, a description will be given of an example of a non-multiplexed Y signal. When the input Y signal is written to the memory at a linear address and read to the output screen, it is read at the address generated based on the geometric transformation formula. Assuming that the geometric transformation formula is Fx, Fy, the coordinates (address) on the memory are (h, v), and the coordinates on the output screen are (H, V), (h, v) and (H, V) The relationship is
[0012]
(Equation 3)
h = Fx (H, V)
v = Fy (H, V) (2)
It can be expressed as. That is, the pixel at the position (H, V) on the output screen is read from the address (h, v) in the memory. However, since (h, v) may not coincide with the input sample point, in such a case, a four-point interpolation process is performed. By doing so, geometric transformation can be performed. This is shown in FIG.
[0013]
Next, a method of writing the multiplexed Y, CB, and CR into a memory as a multiplexed signal and separately reading the Y, CB, and CR signals from the memory will be described. The multiplex signal referred to here is ITU-R BT. A signal having a format as shown in FIG. In the format, the signal type is uniquely determined by the horizontal synchronization signal and the clock. When the coordinates (address) of the Y signal on the memory are (hmy, vmy) and the coordinates on the output screen are (H, V), the address (hmy, vmy) from which the Y signal is read is (hmy, vmy). And (h, v) shown in FIG.
(Equation 4)
hmy = 2h + 1
vmy = v (3)
Therefore, using equation (2),
[0015]
(Equation 5)
hmy = 2Fx (H, V) +1
vmy = Fy (H, V) (4)
It is expressed as Since the signal is not multiplexed in the v direction and multiplexing processing does not need to be considered, only the h direction will be described below.
[0016]
Assuming that the address for reading the CB signal is (hmb, vmy), if the read address hmy in the expression (4) has the phase of the Y1 signal, the CB signal is an address one smaller than the Y1 signal.
[0017]
(Equation 6)
Figure 0003587595
It is expressed as When the read address hmy in the equation (4) is the phase of the Y2 signal, the data of the CB signal at the sample point of the Y1 signal, that is, the address of the address 3 smaller than the Y2 signal (the address 3 smaller than the calculated hmy). Read the CB signal. Therefore,
[0018]
(Equation 7)
Figure 0003587595
It becomes.
[0019]
Assuming that the address for reading the CR signal is (hmr, vmy), when the read address hmy in the equation (4) has the phase of the Y1 signal, the CR signal is located at an address one greater than the Y1 signal.
[0020]
(Equation 8)
Figure 0003587595
Similarly, when the phase of the Y2 signal is reached, the CR signal of the address smaller than the Y2 signal by 1 is read out.
[0021]
(Equation 9)
Figure 0003587595
It becomes. FIG. 5 shows an example of reading at the Y2 signal phase. CB and CR shown in FIG. 5 calculate the read address with the same (H, V) as Y1, and finally the offset is added. As can be seen from the above, the read address of Y, CB, CR is obtained by calculating the geometric transformation formula Fx, Fy in the coordinate system when Y, CB, CR is not multiplexed, and doubling Fx, that is, 2Fx And the offsets shown in Table 1 are added to the Y, CB, and CR signals. Whether the read address is the phase of the Y1 signal or the phase of the Y2 signal can be determined by the LSB of the integer part of the address generated based on the geometric transformation formula Fx. LSB shown in Table 1 is the LSB of the integer part of the address generated based on the geometric transformation formula Fx.
[0022]
[Table 1]
Figure 0003587595
[0023]
Actually, since the output signal (output video) is also in a multiplexed format, the calculation of the geometric transformation formulas Fx and Fy is performed by using the Y1 signal during the periods of the CB, Y1 and CR signals as shown in FIG. The calculated Fx is held, and during the period of the Y2 signal, the Fx of the Y2 signal is calculated. By doing so, the above-described principle can be applied as it is.
[0024]
Next, the multiplex signal interpolation processing will be described. An example in which four-point interpolation using four neighboring pixel values as shown in FIG. 2 is used will be described. When the decimal part of the horizontal value (h) of the read address is p and the decimal part of the vertical value (v) of the read address is q, the pixel value G to be obtained is
(Equation 10)
Figure 0003587595
It is expressed as The interpolation coefficients p and q are the decimal part of the address generated based on the Fx and Fy. These are the interpolation coefficients of the Y signal. When the interpolation processing of the CB and CR signals is performed, the coefficient p is converted. There is a need. The reason is that the CB and CR signals have samples only every other pixel, and the relationship of the pixels used in the four-point interpolation is different from that of the Y signal. This is shown in FIG. The interpolation coefficient after the conversion is defined as p ′. As can be seen from FIG. 7A, the interpolation coefficients of the CB and CR signals are, for example, when the phase of the read address is the same as that of the Y1 signal (LSB of the h integer part is 0).
[0026]
(Equation 11)
p ′ = p / 2 (9)
It becomes. Also. When the phase is the same as that of the Y2 signal (LSB of the h integer part is 1), the interpolation coefficient p ′ is, as can be seen from FIG.
[0027]
(Equation 12)
p ′ = (1 + p) / 2 (10)
It becomes. Table 2 shows the switching of the interpolation coefficient p '.
[0028]
[Table 2]
Figure 0003587595
[0029]
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a band limiting circuit which limits the band in order to prevent aliasing due to re-sampling during geometric transformation. The band limiting circuit 10 is configured to be able to switch the coefficient in accordance with the multiplex timing of the video signal. That is, it is assumed that the filter operation is performed with different coefficients for each timing (CB, Y1, CR, Y2) of the multiplex signal. Reference numeral 20 denotes a write address generation circuit that generates a so-called linear address in which the horizontal value increases by one for each clock and the vertical value increases by one for each line. Reference numerals 31 to 34 denote memories in which video signals band-limited by the band-limiting circuit 10 are written in accordance with the address from the write address generation circuit 20, and correspond to pixels G1 to G4. A read address generation circuit 40 generates a read address of the memories 31 to 34 based on a geometric conversion formula. Reference numeral 50 denotes a four-point interpolation circuit that performs four-point interpolation on the pixel values read from the memories 31 to 34 by using four neighboring pixel values as shown in FIG.
[0030]
With this configuration, the input video signal is band-limited by the band limiter 10, and the resulting signal has a horizontal value that increases by one for each clock and a vertical value that increases by one for each line. The data is written to the memories 31 to 34 at a so-called linear address. Then, the video data on the memories 31 to 34 is read from the address generated by the read address generation circuit 40 based on the geometric conversion formula. Since the read address value generated by the read address generation circuit 40 includes a decimal number and does not always coincide with the sample point of the input video, four-point interpolation using four neighboring pixel values as shown in FIG. 2 is used. If the decimal part of the horizontal value (h) of the read address is p and the decimal part of the vertical value (v) of the read address is q, the pixel value G to be obtained is
(Equation 13)
Figure 0003587595
It is expressed as
[0032]
FIG. 9 shows a configuration of the read address circuit 40 shown in FIG. In FIG. 9, reference numeral 50 denotes the same part as the four-point interpolation circuit 50 of FIG. An address calculation circuit 901 calculates an address (h, v) when geometrically transforming a non-multiplexed signal. A bit shifter 902 shifts the integer part of the address in the horizontal direction in the address data calculated by the address calculation circuit 901 by one bit to the upper side. The address is doubled by the bit shifter 902 to obtain 2h. Reference numeral 903 denotes an offset circuit, which is configured as shown in FIG. 10, and based on the LSB of the h integer part of the address calculation circuit 901, offsets CB, Y1, CR, and Y2 in accordance with a signal from the timing circuit 904. Is output. Reference numeral 905 denotes an interpolation address circuit for calculating addresses of pixels corresponding to G1, G2, G3, and G4.
[0033]
Next, the operation will be described. An address (h, v) at the time of geometrically converting a non-multiplexed signal is calculated by an address calculation circuit 901, and the address in the h direction of the obtained address data is shifted upward by one bit by a bit shifter 902. Therefore, the address is doubled, and 2h is obtained. Whether the read address is the phase of Y1 or the phase of Y2 is determined by the LSB of the h integer part of the address calculation circuit 901, and the offset is switched based on the determination result. That is, when the LSB of the integer part of h is 0, the switch element 1003 is switched to the selector 1001 side, and the selector 1001 sets the switch elements 1003 to 0, 1, 2 according to the respective multiplex timings of CB, Y1, CR, and Y2. , 1 are selected and output. On the other hand, when the LSB of the h integer part is 1, the switch element 1003 is switched to the selector 1002 side, and -2, 1, and 2 are respectively selected by the selector 1002 in accordance with the respective multiplex timings of CB, Y1, CR, and Y2. 0 and 1 are selected and output. Then, the output of the switched offset circuit 1003 is added, and a multiplexed read address is calculated. The output of the offset circuit 1003 according to the multiplex timing is as shown in Table 1.
[0034]
FIGS. 8B and 8C show outputs of the respective circuits when the enlargement ratio is 1.0 and 2.0. At such a timing, reading and address calculation are performed. In FIG. 8A, at the timing of updating the address, the period of U indicates that the read address value is the same, and the black triangle indicates the timing of updating the address value. 8B and 8C, the output value of the bit shifter is a value obtained by doubling the integer part of the output of the address calculation circuit, and the output value of the interpolation address circuit is the output value of the bit shifter and the output value of the offset circuit. It is the result of addition.
[0035]
The interpolation address circuit 905 calculates the addresses of the pixels corresponding to G2, G3, and G4 from the address of the G1 pixel. Assuming that the read address of the G1 pixel is (hm, vm),
G2 address (hm + α, vm)
G3 address (hm, vm + 1)
G4 address (hm + α, vm + 1)
It becomes. At the timing of Y1, Y2 (luminance signal), α = 2, and at the timing of CB, CR (color signal), α = 4.
[0036]
The operation of the four-point interpolation circuit will be described with reference to FIG. The four-point interpolation circuit 50 calculates the interpolation pixel by the equation (1) using the G1, G2, G3, and G4 pixels and the decimal part (p, q) of the read address. At this time, at the timing of CB, CR (color signal), the interpolation calculation is performed by converting p into p ′ in Table 2 using the LSB of the h integer part of the read address. In other words, when the LSB of the h integer part of the read address is 0, the switch element 1103 is switched to the selector 1101 side, and the selector 1101 sets each of p and b according to the multiplex timing of CB, Y1, CR, and Y2. / 2, p, p / 2, p are selected. On the other hand, when the LSB of the h integer part is 1, the switch element 1103 is switched to the selector 1102 side, and each of (1 + p) / 2 is adjusted by the selector 1102 in accordance with the multiplex timing of CB, Y1, CR, and Y2. , P, (1 + p) / 2, p are selected. Using the interpolation coefficient p ′ and the decimal part q of the vertical value (v) of the read address, the following equation:
[0037]
[Equation 14]
G = G1 (1-p ') (1-q) + G2 * p' (1-q) + G3 (1-p ') q + G4 * p' * q
, The pixel value G is obtained by the weighted addition circuit 1104.
[0038]
In the present embodiment, since the configuration is performed as described above, the geometric conversion processing can be performed without changing the multiplexed signal, and a circuit for dividing the multiplexed signal into each channel becomes unnecessary, and an interpolation circuit is prepared for each channel. You don't have to.
[0039]
In this embodiment, an example in which four memories are used for each of the pixels G1 to G4 has been described. However, one memory is used in common, and reading of each pixel from one memory is performed based on the sampling frequency of the input signal. The same effect can be obtained even if the operation is performed four times as large as.
[0040]
In this embodiment, an example of a multiplexed video signal has been described. However, a non-multiplexed video signal can be subjected to geometric conversion processing.
[0041]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, with the above-described configuration, (1) the geometric conversion process can be performed without separating the multiplexed component video signals, and (2) the multiplexed component video signals are multiplexed. It has such a feature that no video signal can be processed with the same circuit configuration, and the overall circuit size can be greatly reduced as compared with the conventional one, which is efficient.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining four-point interpolation;
FIG. 3 shows ITU-R BT. FIG. 6 is a diagram illustrating a transmission format of a multiplexed video signal recommended in 656.
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the principle of geometric transformation using a Y signal as an example.
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the principle of geometric transformation using a multiplexed signal as an example.
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining an address calculation method.
FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining switching of interpolation coefficients in accordance with multiplex timing.
FIG. 8 is an explanatory diagram for describing a read address process.
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a read address generation circuit 40 shown in FIG.
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of an offset circuit 903 shown in FIG.
11 is a block diagram showing a configuration of a four-point interpolation circuit 50 shown in FIG.
FIG. 12 is a block diagram showing a conventional geometric transformation device.
[Explanation of symbols]
10 Band limiter 20 Write address generator 31 G1 memory 32 G2 memory 33 G3 memory 34 G4 memory 40 Read address generator 50 4-point interpolation circuit 901 Address calculation circuit 902 Bit shifter 903 Offset circuit 904 Timing circuit 905 Interpolation address circuits 1001, 1002 , 1101, 1102 selector 1003, 1103 switch element 1104 weighted addition circuit

Claims (3)

ストア手段と、
該ストア手段のリニアな書き込みアドレスを発生する書き込みアドレス発生手段と、
該書き込みアドレス発生手段により発生された前記ストア手段のリニアなアドレスに、時分割多重されたディジタルコンポーネント映像信号を順次に書き込む書き込み手段と、
幾何学変換式に基づき前記ストア手段上のアドレスを発生するアドレス発生手段と、
該アドレス発生手段により発生されたアドレスの画素値を2次元補間する補間手段と
を備えた画像変換装置であって、
前記アドレス発生手段は、
出力画素座標の垂直成分および水平成分と、幾何学変換式とから、ITU-R BT.656で定められた伝送フォーマットで時分割多重されたCB,Y,CR信号のうちのY信号のアドレスを計算するアドレス計算回路と、
水平同期信号とクロックとに基づき、当該クロックタイミングにおける信号種別がいずれであるかを示す識別信号を出力するタイミング回路と、
該タイミング回路からの識別信号と、前記アドレス計算回路により計算されたY信号のアドレスの水平成分の整数部のLSBの値とより決定される加算係数を、予め求めた加算係数から取り出すオフセット回路と、
前記アドレス計算回路により計算されたY信号のアドレスの水平成分の整数部を2倍するビットシフタと、
該ビットシフタの出力と、前記オフセット回路の出力とを加算する加算回路と、
該加算回路の出力と、前記アドレス計算回路により計算されたY信号のアドレスの垂直成分と、前記タイミング回路からの識別信号とから、2次元補間フィルタ構成画素データのアドレスを発生する補間アドレス回路と
を備えたことを特徴とする画像変換装置。
Store means,
Write address generating means for generating a linear write address of the store means;
Writing means for sequentially writing time-division multiplexed digital component video signals to the linear address of the storing means generated by the writing address generating means;
Address generation means for generating an address on the storage means based on a geometric transformation formula;
Interpolating means for two-dimensionally interpolating the pixel value of the address generated by the address generating means,
The address generating means includes:
From the vertical and horizontal components of the output pixel coordinates and the geometric transformation formula, the address of the Y signal of the CB, Y, and CR signals time-division multiplexed in the transmission format defined by ITU-R BT.656 is used. An address calculation circuit for calculating,
A timing circuit that outputs an identification signal indicating which signal type is used at the clock timing based on the horizontal synchronization signal and the clock;
An offset circuit for extracting an addition coefficient determined from the identification signal from the timing circuit and the LSB value of the integer part of the horizontal component of the address of the Y signal calculated by the address calculation circuit from the addition coefficient obtained in advance; ,
A bit shifter for doubling an integer part of a horizontal component of an address of the Y signal calculated by the address calculation circuit;
An output circuit for adding the output of the bit shifter and the output of the offset circuit;
An interpolation address circuit for generating an address of two-dimensional interpolation filter constituting pixel data from an output of the addition circuit, a vertical component of an address of the Y signal calculated by the address calculation circuit, and an identification signal from the timing circuit; An image conversion device comprising:
請求項1において、前記補間手段は、
前記タイミング回路からの信号種別と、前記アドレス計算回路により計算されたY信号のアドレスの水平成分の整数部のLSBの値とに基づき、該水平成分の小数部の値pから補間係数p'を計算する計算回路と、
前記補間アドレス回路により発生されたアドレスに従い前記ストア手段から読み出された2次元補間フィルタ構成画素データを、前記補間係数p'と前記アドレス計算回路からの垂直成分の小数部の値qとから計算されたフィルタ係数に基づき2次元演算処理する補間フィルタと
を備えたことを特徴とする画像変換装置。
In claim 1, the interpolation means comprises:
Based on the signal type from the timing circuit and the value of the LSB of the integer part of the horizontal component of the address of the Y signal calculated by the address calculation circuit, an interpolation coefficient p ′ is calculated from the value p of the decimal part of the horizontal component. A calculation circuit for calculating,
The two-dimensional interpolation filter constituent pixel data read from the storage means in accordance with the address generated by the interpolation address circuit is calculated from the interpolation coefficient p 'and the value q of the decimal component of the vertical component from the address calculation circuit. An image conversion device comprising: an interpolation filter that performs two-dimensional arithmetic processing based on a selected filter coefficient.
請求項1において、
前記ストア手段は同一内容のディジタルデータをそれぞれに書き込むG1メモリ、G2メモリ、G3メモリおよびG4メモリの4つのメモリを備え、
前記補間アドレス回路は、
前記加算回路の出力と、前記アドレス計算回路により計算されたY信号のアドレスの垂直成分とから映像信号G1のアドレスを発生し、前記G1メモリに出力する回路と、
前記映像信号G1のアドレスに、特定値を加算して、前記映像信号G1の垂直下方に隣接する同一種類の映像信号G3のアドレスとして発生し、前記G3メモリに出力する回路と、
前記映像信号G1のアドレスに、前記タイミング回路からの識別信号に基づき選択された特定値を加算して、前記映像信号G1の水平後方に隣接する同一種類の映像信号G2のアドレスとして発生し、前記G2メモリに出力する回路と、
前記映像信号G1のアドレスに、前記タイミング回路からの識別信号に基づき選択された特定値を加算して、前記映像信号G3の水平後方に隣接する同一種類の映像信号G4のアドレスとして発生し、前記G4メモリに出力する回路と
を備え、
前記補間フィルタは、
前記4つのメモリからの出力データである映像信号G1、G2、G3およびG4のデータを入力とし、当該4つのデータを2次元補間フィルタの構成画素データとして前記補間係数p'とY信号のアドレスの垂直成分の小数部の値qとから
【数1】
G = G1(1-p')(1-q) + G2*p'(1-q) + G3(1-p')q + G4*p'*q
で表される演算式により補間データGを演算する回路を備えた
ことを特徴とする画像変換装置。
In claim 1,
The storing means includes four memories of a G1 memory, a G2 memory, a G3 memory and a G4 memory for writing digital data having the same contents to each other,
The interpolation address circuit,
A circuit for generating an address of the video signal G1 from an output of the adder circuit and a vertical component of the address of the Y signal calculated by the address calculation circuit, and outputting the address to the G1 memory;
A circuit for adding a specific value to the address of the video signal G1 to generate an address of a video signal G3 of the same type vertically adjacent to the video signal G1 and outputting the same to the G3 memory;
A specific value selected based on the identification signal from the timing circuit is added to the address of the video signal G1 to generate an address of a video signal G2 of the same type that is adjacent to the video signal G1 horizontally and rearward. A circuit for outputting to the G2 memory;
A specific value selected based on the identification signal from the timing circuit is added to the address of the video signal G1 to generate an address of a video signal G4 of the same type which is horizontally adjacent to the video signal G3, and A circuit for outputting to a G4 memory,
The interpolation filter is
The data of the video signals G1, G2, G3, and G4, which are output data from the four memories, are input, and the four data are used as constituent pixel data of a two-dimensional interpolation filter. From the value q of the decimal part of the vertical component,
G = G1 (1-p ') (1-q) + G2 * p' (1-q) + G3 (1-p ') q + G4 * p' * q
An image conversion device comprising: a circuit for calculating interpolation data G by a calculation expression represented by:
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