JP3675704B2

JP3675704B2 - 輪郭補正装置

Info

Publication number: JP3675704B2
Application number: JP2000265272A
Authority: JP
Inventors: 昭一濱田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-09-01
Filing date: 2000-09-01
Publication date: 2005-07-27
Anticipated expiration: 2020-09-01
Also published as: JP2002077668A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像機器に適用される輪郭補正装置に関し、詳しくは、映像信号の水平方向の輪郭部分鮮鋭度を向上させるための輪郭補正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、映像機器において鮮鋭度を向上させるために、映像信号の輪郭補正回路が用いられている。従来、一般的に使われている輪郭補正回路は、入力映像信号を高域通過フィルタを通すことで抽出される高域成分を輪郭補正信号とし、加算器において遅延された入力映像信号と重畳することにより、輪郭部の鮮鋭度を向上させた映像信号を得るものである。
【０００３】
しかし、このような従来の輪郭補正回路においては、動きのある映像信号の場合には輪郭補正が行なわれず、鮮鋭度が向上しないという問題があった。すなわち、静止画の映像信号においては、輪郭部の勾配が大きいのに対し、動きのある映像信号においては、輪郭部の勾配が小さくなる。動きが大きくなるにつれて、輪郭部の勾配が小さくなり、勾配の持つ周波数成分が低くなって、高域通過フィルタによっては高域成分が抽出されなくなってしまい、静止から動きに、あるいは、動きから静止に移行する時点において、適当な周波数、振幅の輪郭補正信号が得られない。こうして、移行時の輪郭がぎらついて、滑らかさが失われてしまい、又輪郭補正信号を得ようとして、高域通過フィルタの通過域を低域にずらすと、輪郭が太くなってしまうという課題がある。
【０００４】
つまり、一般的に用いられる従来の輪郭補正回路においては、上記のように動きのある映像信号の輪郭部勾配が小さくるために、勾配の持つ周波数成分が低くなり、高域通過フィルタによっては高域成分が抽出されなってしまうために、動きのある映像信号の輪郭補正が行なわれない。
【０００５】
この課題の対応として特開平７−３１２７０５の輪郭補正回路が提案されている。この輪郭補正回路は、動き検出手段により映像信号の特定の勾配を選定する手段と、勾配補正手段を有し、動き部分の輪郭勾配を選定し、その勾配を補正したうえで高周波フィルタを通し輪郭補正信号を生成させる。すなわち、動きのある映像信号の輪郭部勾配を補正し、フィルタから輪郭補正信号を生成させる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、両者とも映像信号に対し輪郭補正信号を加算し輪郭部にオーバーシュートやアンダーシュートを持たせる輪郭強調方法のため、映像内容によっては輪郭部分がぎらつき、画像品位が損なわれてしまうという課題がある。
【０００７】
本発明は、上記のような従来の問題点を解決するためになされたもので、オーバーシュートやアンダーシュートを付けずにエッジ部分を立たせることで、エッジ部分にぎらつきのない自然な輪郭補正を行うことができる輪郭補正装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手投】
本発明に係る輪郭補正装置は、映像信号の水平方向の輪郭部分鮮鋭度を向上させる輪郭補正装置であって、注目画素と左右に連続する２つの画素を抽出する注目画素抽出手段と、前記注目画素抽出手段により抽出された画素間の輝度差分により複数の異なるパターンに分類するパターン分類手段と、前記パターン分類によって予め決められたパターン毎の補正方法に従って注目画素の左右に連続する左右画素に対する輪郭補正量を設定する輪郭補正量設定手段と、左右画素からの輪郭補正量の加算値にて輪郭補正を行う輪郭補正手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、前記パターン分類手段は、注目画素に対する左右画素との輝度差分値と、その輝度差分値の和の＋、−符号によって分類する手段としている。
【００１０】
また、本発明は、前記輪郭補正量設定手段の輪郭補正量は、注目画素に対する左右画素との輝度差分値及び／又はその輝度差分値の和としている。
【００１１】
また、本発明は、前記注目画素に対する左右画素との輝度差分値の和と、左右画素からの輪郭補正量の加算値の＋、−の符号が異なる場合、輪郭補正量として前記注目画素に対する左右画素との輝度差分値の和を加算するようにしている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、輝度信号に対する輪郭補正処理を行う輪郭補正装置のブロック図を示している。
図１において、この輪郭補正装置は、入力輝度信号Ｑが入力される画素演算部１０、演算結果を記憶するメモリ２０、画素演算部１０の演算結果に対応した補正値演算ルールを収納してあるルックアップテーブル（ＬＵＴ）３０、前記画素演算部１０、メモリ２０及びＬＵＴ３０と接続される補正値演算部４０、入力輝度信号Ｑに補正値演算部４０からの出力である画素毎の補正値総和を加算し出力する輪郭補正部５０から構成されている。
【００１３】
画素演算部１０は、注目画素抽出部１１、注目画素の左右画素を抽出する隣接画素抽出部１２、△Ａ演算部１３、△Ｂ演算部１４、及び△Ｚ演算部１５からなる構成である。
補正値演算部４０は、画素演算部１０の演算結果に基きＬＵＴ３０を参照してパターンＮｏを判定するパターンＮｏ判定部４１、左右画素からの補正値をメモリ２０から抽出する補正値抽出部４２、左右画素からの補正値総和を演算する補正値演算部４３、左右画素からの補正値演算部４３の出力値の符号と△Ｚの符号の比較結果に基づいて特別補正を行う△Ｚの特別処理部４４、及び補正値の総和演算部４５からなる構成である。
【００１４】
図２は、ＬＵＴ３０に収納された補正演算ルールを図表にしたものである。すなわち、ＬＵＴ３０において、輝度差分の各演算値の符号△Ａ、△Ｂ、△Ｚの組み合わせにより６つのパターン（＃１〜＃６）に分類し、各パターンに対し左右画素に対する補正量が設定されている。
【００１５】
ここでは注目画素をＢとし、その左右各１画素をそれぞれＡとＣとすると、これら３画素が抽出され、画素の輝度差分と差分総和として、
△Ａ＝Ｂ−Ａ・・式１
△Ｂ＝Ｂ−Ｃ・・式２
△Ｚ＝△Ａ＋△Ｂ・・式３
と定義し、各演算結果の＋、−の符号の組み合わせにより６つの画素パターンに分類する（パターンＮｏ：＃１〜＃６）。このとき、演算結果が０のときは、＋とする。
【００１６】
図２に示す画素パターンは、縦方向が画素Ａ，Ｂ，Ｃの輝度レベルを表している。図２に示すように、このときの△Ａ，△Ｂ，△Ｚの各符号を「輝度差分の符号」に、各画素Ａ，Ｂ，Ｃの補正値を「画素に対する強調成分」に記載している。
例えば、△Ａ、△Ｂ、△Ｚの符号が全て＋の場合はパターンＮｏは＃１となり、補正量（強調成分）は左画素Ａには△Ａ、右画素Ｃには△Ｂとなる。
また、ここでは、注目画素Ｂ自身に対する補正量は常に０であり、また、補正量＋元画素の輝度レベルは注目画素Ｂの輝度レベルを超えないように設定されている。
【００１７】
さて次に、この輪郭補正装置の輪郭補正処理について、説明する。
図３は、輪郭補正処理を示すフローチャートである。
まず、注目画素抽出部１１及び隣接画素抽出部により注目画素とその左右の画素とを抽出し、３画素のレベルにより△Ａ、△Ｂ、△Ｚ演算部１３，１４，１５において式１、２および３のレベル演算を行う（ステップＳ１）。次に、図２に基づいて３画素のレベル配列から６種類の画素パターンをパターンＮｏ判定部４１において特定し、補正値抽出部４２において左右画素に対する強調補正レベルを演算して各画素に配分する（ステップＳ２）。ステップＳ２による強調補正レベルの総和を画素毎に演算する（ステップＳ３）。補正値総和演算部４３において、注目画素に対するステップＳ３の強調補正レベルの総和と式３による注目画素の△Ｚの符号比較を行い、符号が異なる場合（少なくとも一方が０のときは対称としない）にのみ、△Ｚ特別処理部４４において、その注目画素に対し△Ｚを強調補正として加え、最終補正値総和演算部４５において最終的な強調補正レベルの総和を画素毎に演算する（ステップＳ４）。輪郭補正部５０において入力信号に強調補正レベルを加算し出力信号を得て（ステップＳ５）、注目画素が２画素進む毎に輪郭強調された出力信号が出力されることになる。
【００１８】
図４は、輪郭補正処理の１つの実施例を各ステップ毎に数値で表したリスト、図５はその入出力波形図である。
ここで、図５の破線部に該当する入力輝度信号に対し実線部に該当する輪郭補正出力輝度信号を得るまでの処理について説明する。
図４および図５において、画素ａの左方向数画素のレベルは画素ａと同様のレベル３０、また、画素ｋの右方向数画素のレベルは画素ｋと同様のレベル４０として説明する。
【００１９】
また、図５は入出力信号波形で、両波形の交わる点ｂ−ｇ区間において、破線部分６０は輪郭補正装置への入力信号波形を表し、実線部分６１は輪郭補正装置による輪郭補正後の出力信号波形を表し、この個所以外は共通波形として実線６２で表している。
上記ステップに従い、注目画素を画素ｂからスタートし、説明を行う。なお、画素ａの数画素前までの入力画素レベルを３０とし、又画素ｋの数画素後までの入力画素レベルを４０として説明するため、画素ａ、ｋにおける△Ａａ、△Ｂａ、△Ｚａは共に０となるためパターンＮｏは＃１となり、左右画素への補正値は０である。
【００２０】
先ず、入力輝度信号は画素演算部１０に入力され、ステップＳ１で注目画素抽出部１１と隣接画素抽出部１２により注目画素ｂと、隣接画素として画素ａと画素ｃが抽出され、図４の入力画素レベルにて△Ａ演算部１３、△Ｂ演算部１４、△Ｚ演算部１５にて式１、式２、及び式３が演算され、
△Ａｂ＝Ｂｂ−Ａｂ＝（画素ｂ）−（画素ａ）＝３０−３０＝０
△Ｂｂ＝Ｂｂ−Ｃｂ＝（画素ｂ）−（画素ｃ）＝３０−４０＝−１０
△Ｚｂ＝△Ａｂ＋△Ｂｂ＝−１０
か得られる。なお、上式において、式１、２、３に対する符号ｂは注目画素を表すものとする。
【００２１】
この演算結果は補正値演算部４０に入力され、パターンＮｏ判定部４１は、△Ａｂ、△Ｂｂ、△Ｚｂの極性がそれぞれ＋、−、−であることから、ＬＵＴ３０を参照してパターンＮｏは＃３と判定する（図２参照）。
【００２２】
ステップＳ２において、パターンＮｏ判定部４１は、パターンＮｏが＃３であることより、画素ｃに対する左画素からの補正量として△Ｚｂ＝−１０をメモリ２０に記憶する。ａ画素に対しては補正量０である。
【００２３】
続いて画素ｃを注目画素とするステップＳ１が実行され、注目画素抽出部１１と隣接画素抽出部１２により注目画素ｃと、隣接画素として画素ｂと画素ｄが抽出され、同様に式１、２、３を演算することで、
△Ａｃ＝Ｂｃ−Ａｃ＝（画素ｃ）−（画素ｂ）＝４０−３０＝１０
△Ｂｃ＝Ｂｃ−Ｃｃ＝（画素ｃ）−（画素ｄ）＝４０−７０＝−３０
△Ｚｃ＝△Ａｃ＋△Ｂｃ＝−２０
が得られる。
【００２４】
この演算結果は補正値演算部４０に入力され、パターンＮｏ判定部４１は△Ａｃ、△ＢＣ、△Ｚｃの極性がそれぞれ＋、−、−であることから、ＬＵＴ３０を参照しパターンＮｏは＃３と判定する（図２参照）。
【００２５】
ステップＳ２において、パターンＮｏ判定部４１は、パターンＮｏが＃３であることより、画素ｄに対する左画素からの補正量として△Ｚｃ＝−１０をメモリ２０に記憶する。ｂ画素に対しては補正量０である。
【００２６】
これによって画素ｂに対する隣接画素からの補正量が決定したことで、画素ｂに対するステップＳ３の演算として左右画素からの補正値抽出部４２にてメモリ２０から左右画素からの補正値が抽出され、左右画素からの補正総和演算部４３にて左右画素からの補正量強調和が演算される。
【００２７】
ここでは、
「ａ画素からの強調」十「ｃ画素からの強調」＝０
となり、画素ｂに対する左右画素からの補正量の総和は０となる。
【００２８】
ステップＳ４では、△Ｚの特別処理部４４にて左右画素からの補正総和演算部４３の出力値の符号と△Ｚの符号が比較されるが、画素ｂの場合は左右画素からの補正量総和が０のため比較は行わず、最終補正値総和演算部４５にて補正値総和０が出力される。
ステップＳ５では、輪郭補正部５０にて入力輝度信号に画素毎の補正値総和が加算され出力されるが、画素ｂに対しては補正量が０のため、出力レベルも３０となる。
同様に注目画素を逐次走査方向へ進め演算することで、図４のように補正値が決定され、輪郭補正された出力を得ることになる。
【００２９】
ここで、ステップＳ４の例として画素ｈに対する演算を行うと、図４に示すように、
入力レベル１４０
△Ａｈ０
△Ｂｈ１００
△Ｚｈ１００
パターンＮｏ＃１
右画素からの強調 −１００
左画素からの強調０
左右画素強調和 −１００
が得られる。
【００３０】
特別処理部４４にての左右画素からの補正総和演算部４３出力値の符号と△Ｚの符号比較を行うと、
△Ｚｈ＝１００
左右画素補正和＝−１００
と符号が異なるため、特別強調処理として△Ｚｈ＝１００が加算され、補正値の総和演算部４５からの補正値の総和は０となる。ステップＳ５における輪郭補正部５０からの出力は、補正値総和が０のため出力も１４０なる。図４においては、画素ｉも同様に特別補正処理がされることになる。
【００３１】
以上の処理により図５に示すように、画素ｂから画素ｇまでの入力（破線部分６０）が実線部分６１のように補正されて出力されることにより、オーバーシュートやアンダーシュートをつけずにエッジを立たせ、輪郭強調を行うことができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明の輪郭補正装置は、注目画素と左右に連続する少なくとも２つの画素を抽出する手段と、各画素の輝度差分により複数の異なるパターンに分類するパターン分類手段と、該分類に対し左右画素に対する輪郭補正量を一対一で設定する輪郭補正量設定手段とを有し、左右画素からの輪郭補正量の加算値にて輪郭補正を行うことにより、オーバーシュートやアンダーシュートを付けずにエッジ部分を立たせることで、エッジ部分にぎらつきのない自然なる輪郭補正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の輪郭補正処理を表すブロック図である。
【図２】本発明の輝度差分パターン毎の左右画素への補正値表である。
【図３】輪郭補正処理を示すフローチャートである。
【図４】本発明の輪郭補正処理における各画素の数値リストである。
【図５】本発明の輪郭補正処理における入出力波形図である。
【符号の説明】
１０画素演算部
１１注目画素抽出手段
２０メモリ
３０ＬＵＴ（パターン分類手段）
４０補正値演算部（輪郭補正量設定手段）
５０輪郭補正部（輪郭補正手段）

Claims

映像信号の水平方向の輪郭部分鮮鋭度を向上させる輪郭補正装置であって、
注目画素と左右に連続する２つの画素を抽出する注目画素抽出手段と、
前記注目画素抽出手段により抽出された画素間の輝度差分により複数の異なるパターンに分類するパターン分類手段と、
前記パターン分類によって予め決められたパターン毎の補正方法に従って注目画素の左右に連続する左右画素に対する輪郭補正量を設定する輪郭補正量設定手段と、
左右画素からの輪郭補正量の加算値にて輪郭補正を行う輪郭補正手段と、を備えたことを特徴とする輪郭補正装置。
前記パターン分類手段は、注目画素に対する左右画素との輝度差分値と、その輝度差分値の和の＋、−符号によって分類する手段であることを特徴とする請求項１記載の輪郭補正装置。
前記輪郭補正量設定手段の輪郭補正量は、注目画素に対する左右画素との輝度差分値及び／又はその輝度差分値の和であることを特徴とする請求項１記載の輪郭補正装置。
前記注目画素に対する前記左右画素との輝度差分値の和と、該左右画素からの輪郭補正量の加算値の＋、−の符号が異なる場合、輪郭補正量として前記注目画素に対する前記左右画素との輝度差分値の和を加算するようにしたことを特徴とする請求項２又は３記載の輪郭補正装置。