JP3746441B2 - Video signal processing device - Google Patents

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JP3746441B2 JP2001194886A JP2001194886A JP3746441B2 JP 3746441 B2 JP3746441 B2 JP 3746441B2 JP 2001194886 A JP2001194886 A JP 2001194886A JP 2001194886 A JP2001194886 A JP 2001194886A JP 3746441 B2 JP3746441 B2 JP 3746441B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テレビジョン受像機等の映像信号処理装置にかかわり、特にインタレース画像をプログレッシブ画像へ変換(以下、IP変換と称する)する際、高画質なプログレッシブ画像を得るのに好適な映像信号処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
映像信号の多くは、走査の形態に飛び越し走査が用いられている。しかし、この映像信号を飛び越し走査の画像表示部に表示すると、ラインフリッカなどのインタレース妨害が発生し、画質が劣化する。
【0003】
このインタレース妨害は、インタレース画像をプログレッシブ画像へ変換し、順次走査の形態で表示することで除去することができる。そして、この機能を備えたテレビジョン受像機も商品化されている。
【0004】
IP変換では、インタレース走査で抜けた走査線の信号を補間処理で生成する信号処理を行う。この補間処理には動き適応型と動き補償型の信号処理がある。
【0005】
動き適応型は、静止画領域に適したフレーム間補間と、動画領域に適したフィールド内補間とを、画像の動き情報に応じて混合比率を変化させる補間処理をし、1フレーム間差分信号の大小で動き情報の検出を行う為、この動き情報は必ずしも画像の正確な動きとの対応がとれていない。この為、静止画領域では、インタレース妨害が完全に除去でき、顕著な画質改善の効果が得られるにもかかわらず、動画領域では、インタレース妨害の除去が不完全となり、画質の改善効果が少ないという課題を有している。
【0006】
またここで、フィールド内補間の手法として、補間画素を実在する上下画素を用いて平均化し得る方法が従来知られている。この手法では、一のフレームの片一方のフィールドから生成することになるため、サンプリングを(1/2)×fで行ったことになり、シャノンの定理によれば、この方法で再生できる周波数帯域は、図3に示すように最大で(1/4)×fとなる。しかしながら、実際の回路における動作においては、(1/4)×f付近の周波数成分が失われ((1/4)×fまでの周波数成分が完全に補償されるのではない。後述の図3を参照)、解像感が低下した画像となりやすいという課題を有している。なお、上記のfは周波数を表す頭文字であって、シャノンの定理を引用した場合に記載するfはサンプリング周波数のことを当然に意味し、以下の記載におけるfも同様にサンプリング周波数のことを云う。
【0007】
一方、動き補償型は、画像の動きを動きベクトル情報として検出し、この動きベクトル情報で、前後のフィールドの信号に対して動き補備の信号処理を行い、補間走査線の信号を生成する。この方法では、画像の動きにほぼ合致した補間処理が可能になる。
【0008】
IP変換する為の画像処理装置に関し、従来技術としての特開平10−112845号公報によれば、画像のフレーム間の動きベクトルを検出し、IP変換する技術が記載されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記公報記載の技術のように、フレーム間の動きベクトルを検出しIP変換するのでは、正確な動き補償の信号処理を行う為に、精度の高い動きベクトルの検出が不可欠となる。この為、膨大な信号処理が必要になるという課題を有している。
【0010】
また、フィールド内補間では、従来の方法で再生できる周波数帯域は、図3に示すように、最大で(1/4)×fとなるが、実際には、(1/4)×f付近の周波数成分が失われ、解像感が低下した画像となりやすいという課題を有している。
【0011】
本発明の目的は、そのような状況に鑑みてなされたもので、従来の動き適応型の補間で目障りな画像劣化を低減し、かつ少ない演算量の信号処理で、動画部分の補間を行う場合、解像感の低下を防ぐことができるようにすることにある。
【0012】
さらに、失われた周波数成分を補い解像感の低下を改善する際、オーバーシュート、アンダーシュートがみられ不自然な画像となる場合があるが、本発明は、解像感を保ちつつ、オーバーシュート、アンダーシュートを抑制し、自然な画像を得るものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は主として次のような構成を採用する。
インタレース画像をプログレッシブ画像へ変換する際の映像信号処理装置において、
現フィールドの実在する上下の画素の平均化処理に基づいて補間基準データを生成する生成手段と、
前記上下の画素の平均化処理で失われ得る周波数成分を、補間対象の画素に対して垂直方向に位置する実在する近傍の画素を用いて抽出するバンドパスフィルタ処理である抽出手段と、
前記生成手段から出力される前記補間基準データと前記抽出手段から出力される補正値を加算する加算手段と、
前記加算手段の出力側に設けられて前記加算手段から出力される補間データに発生するオーバーシュート及びアンダーシュートを抑制する抑制手段と、
補間ラインの上下の実在する2ライン信号から最大値を検出する最大値検出手段と、
前記補間ラインの上下の実在する2ライン信号から最小値を検出する最小値検出手段と、
前記最大値検出手段から得られた最大値を係数(1+K)倍する最大値係数倍手段と、
前記最小値検出手段から得られた最小値を係数(1−K)倍する最小値係数倍手段と、を備え、
前記抑制手段は、前記加算手段から出力される補間データが前記最小値係数倍手段と前記最大値係数倍手段から得られた値以内に収まるように抑制し、
現フィールド内の信号のみを用いて解像感の低下を改善する補間を行う構成とする。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係る映像信号処理装置について、図面を用いて以下説明する。ここで、図1は入力画像データの一例を示す図であり、図2は、本発明の実施形態に係る画像処理装置の構成例である。また、図3は、フィールド内LPF補間によって再生できる周波数帯域を示す図であり、図4は、図2に示す本実施形態で採用するBPF2の周波数特性を示す図であり、図5は、図2に示す本実施形態で使用するLPF9の周波数特性を示す図である。また、図6は、本実施形態に関する加算器3通加後の斜め線をもつインタレース画像の補間された画像を示す図であり、図7は、斜め線をもつインタレース画像の上下平均値により補間された画像例を示す図である。また、図8は、水平なエッジをもつインタレース画像を補間した画像例を示す図である。図9は、本実施形態に関する補間値抑制回路8の通過前の斜め線をもつインタレース画像の補間された画像(a)と、補間値抑制回路8通過後の斜め線をもつインタレース画像の補間された画像(b)を示す図である。
【0018】
まず、図1と図2の関連について説明すると、図1の白丸印はフィールド内の画素を示し、黒丸印は当該フィールド内に無い画素を示している。本発明は、図1に示すAラインとBラインとの間の補間ラインであって且つ垂直ラインのCラインと交わる点の補間データについて、工夫を凝らして求めようとするものである。図1と図2のA,B,Cとして示す信号は互いに対応している。
【0019】
図2に示す本実施形態の構成例は、現フィールドの実在する上下の画素から補間基準画素(補間画素の基準値)を得る為のLPF(ローパスフィルタ)l、現フィールドの実在する上下の画素の平均化処理で失われ得る周波数成分を得る為のBPF(バンドパスフィルタ)2、BPF2で得られた現フィールドの周波数成分とLPFlで得た補間基準画素を加算する加算器3、補間ラインの上下2ライン信号(AラインとBラインの信号)から最大値を検出する検出器4、補間ラインの上下2ライン信号から最小値を検出する検出器5、最大値検出器4から得られた最大値を係数(1+K)倍する係数倍回路6、最小値検出器5から得られた最小値を係数(1−K)倍する係数倍回路7、加算器3で得られた補間データを係数倍回路6と7から得られた値以内に納める補間値抑制回路8、非線型処理である補間値抑制回路8により信号に生じるノイズの低減をするLPF9、動き検出結果からフィールド内補間データ、又は前フィールド補間位置データを選択するSELl0、から構成されている。
【0020】
図2に示した構成の動作について以下説明する。図1のCが示す範囲の中心にある補間データの上下各3画素(フィールド内に存在する計6画素)をLPFl及びBPF2へ入力する。LPFlは入力されたデータから補間データを得る為の補間基準データを出力する。この補間基準データは、図3に示す破線で塗りつぶされている領域の周波数成分が失われている可能性がある状態で出力され(実際の回路における信号処理の過程で)、加算器3へ入力される。
【0021】
そこで、BPF2は、図4のような失われている可能性のある周波数領域を含む周波数特性を持ち、入力された現フィールドデータから補間データ周辺における周波数成分を出力し、これは補正値として加算器3へ入力される。
【0022】
従って、加算器3では、あらかじめLPFlから出力された補間基準データとBPF2から出力された補正値とを加算し、(1/4)×fまでの周波数を再生した補間データを出力している。
【0023】
図6は左上がりのななめ線をもつインタレース画像を補間したものを模擬し、補間ラインとその上下ラインデータの水平方向の変化を示している。水平方向n番目の画素及びその近傍画素に注目すると、補間データがラインAとラインBのつなぎめを強めている。
【0024】
図7に示すように、従来の手法のように上下平均値を補間データとする場合、ラインAとラインBのつなぎめを強めるような水平方向n番目の画素は得られず、解像感の落ちた画像となってしまう。換言すると、図7の輝度Yを見ると、補間ラインCのレベルはラインA又はラインBの約半分になっていて、斜め線として滑らかな白線とならない。これに対して、図6の補間ラインCを見ると、ラインA又はラインBの約8割の輝度を有していて、補間ラインCを含めて滑らかな斜め線となりうる。
【0025】
このように、本実施形態では、補間基準データとBPF2から出力された補正値とを加算することにより、解像感を保ちながら滑らかなななめ線を表現することができる。
【0026】
一方、補間データの上限、下限値を検出するために、図1のA、Bに示す補間データの上下ラインのデータ(水平方向に7画素ずつ計14画素)を最大値検出器4と最小値検出器5にそれぞれ入力する。検出器4では上下ラインデータの最大値が検出され、この値が係数倍回路6において、係数(1+K)倍される。検出器5では上下ラインデータの最小値が検出され、この値が係数倍回路7において、係数(1−K)倍される。
【0027】
また、加算器3から出力されたデータは、(1/4)×f付近までの周波数帯域を再生しているが、存在する画素信号に基づいて補間信号を求める信号処理において、オーバーシュート、アンダーシュートがみられる可能性がある。図8に示すように、水平なエッジをもつインタレース画像を補間する際、エッジの上下部分において必要以上に補間データが大きくなるオーバーシュートや、必要以上に補間データが小さくなるアンダーシュートがみられる場合がある。これを抑えるために、加算器3から出力された補間データを、係数倍回路6,7から出力された上下ラインの最大値、最小値以内に納める補間値抑制回路8に入力する。
【0028】
補間値抑制回路8の効果を図9で説明する。図9は左上がりのななめ線をもつインタレース画像を補間する場合を模擬している。加算器3より出力された補間ラインCの水平方向にn番目の補間データは、その上下ラインの画素(フィールド内に存在するラインA、ラインB)の信号より突出した値となる(図9(a))。このように突出した値つまりオーバーシュートや、図8に示したようなオーバーシュート、アンダーシュートを緩和するために、補間データを上下画素の平均値としたり、上下画素の値以内に補間データを納めることが考えられるが、そのような手法では、図6を用いて述べた、失われた周波数成分をBPF2により補った効果がなくなり、解像感が低下してしまう。
【0029】
そこで、本発明では、補間ラインの上下ラインの最大値、最小値を検出し、それを補間データの上限、下限とし、加算器3より出力された補間データのオーバーシュート、アンダーシュートを抑制している(図9(b))。
【0030】
本発明では、補間データの上限、下限を一定値ではなく、補間画素の周辺の値とすることで画面中でフレキシブルな値となり、自然な画像が得られる。ここで、最大値、最小値をみつける上下ラインの水平方向の画素数は、図1では計14画素としているが、回路規模によりもっと画素数を減らさなければならない場合がある。この場合、係数倍回路6,7を用いて補間データの上限、下限の範囲を可変することができ、水平方向の画素数が少なくても、同様な効果が得られる。これにより、図9のようなななめ線が滑らかにつながった画像が得られる。
【0031】
加算器3より出力後の信号のオーバーシュート、アンダーシュートを除去するための回路8は、非線型処理のためノイズが生じることがあり、これが画像の品位を低下させる場合がある。そこで、図5のような周波数特性を持つLPF9へ回路8より得られた信号を入力し、非線型処理によるノイズを低減し、失った周波数成分が補われた補間データを得ることができる。
【0032】
図2に示す回路構成を参照して、SELl0には、従来技術である動き検出を行った結果と、LPF9から出力される補間データ、及び前フィールド補間位置データが入力され、静止画部分には前フィールド補間位置データを、動画部分には本発明による周波数成分が補われた補間データを出力することで最終的な補間データを得る。
【0033】
ここにおいて、更に、画像についての一般的な輪郭強調などの画像処理について説明すると、この画像強調処理後にともすればオーバーシュート、アンダーシュートが発生して画像に不自然さが現れ得る。この不自然さの原因であるオーバーシュート、アンダーシュートを抑制して自然な画像を得たい場合に、図1に示す回路の主要部を構成する、画像信号入力、最大値検出回路、最小値検出回路、係数倍回路、及び画像抑制回路が適用できて効果を発揮するものである。その構成例を図10に示す。
【0034】
入力された信号を1水平走査期間遅延して1H遅延データを得る遅延回路11と、遅延回路11から出力された信号をさらに1H遅延させて2H遅延したデータを得る遅延回路12と、入力信号の水平方向に7画素と2H遅延したデータの水平方向7画素の計14画素の最大値を検出する最大値検出器13と、入力信号の水平方向に7画素と2H遅延したデータの水平方向7画素の計14画素の最小値を検出する最小値検出器14と、前記した最大値に(1+K)倍する係数倍回路15と、前記した最小値に(1−K)倍する係数倍回路16と、係数倍された最大値と最小値を上限、下限とし、その範囲内に1H遅延した信号を納める抑制回路17と、から構成されている。
【0035】
図10に示した各構成の動作について以下説明する。遅延回路11に映像信号を入力し1水平走査期間遅延して1H遅延データを得る。次に、遅延回路11から出力された信号をさらに1H遅延させて遅延回路12において2H遅延したデータを得る。入力信号と2H遅延したデータを最大値検出器13に入力し、入力信号の水平方向に7画素と2H遅延したデータの水平方向7画素の計14画素の最大値を検出する。
【0036】
最小値検出器14に、入力信号と2H遅延したデータを入力し、入力信号の水平方向に7画素と2H遅延したデータの水平方向7画素の計14画素の最小値を検出する。最大値検出器13より出力された最大値は係数倍回路15で(1+K)倍され、最小値検出器14より出力された最大値検出器13より出力された最大値は係数倍回路15で(1+K)倍され、最小値は係数倍回路16で(1−K)倍される。
【0037】
遅延回路11により1H遅延された信号と、係数倍された最大値と最小値が信号抑制回路17に入力され、係数倍された最大値と最小値を上限、下限とし、その範囲内に抑制回路17が1H遅延した信号を納めて出力される。
【0038】
入力ラインと2H遅延されたラインの最大値、最小値を検出し、それを1H遅延されたラインの上限,下限とし輪郭強調後の画像の不自然さの原因であるオーバーシュート、アンダーシュートを抑制している。
【0039】
以上のことを図1に示す画像データを借用して具体的に説明すると、Aラインの下にBライン、その下のラインがCラインとすると、最大値と最小値検出回路へのそれぞれの入力はAラインとCラインであり、信号抑制回路への入力は係数倍回路からの入力の他に1H遅延回路からのBラインの信号である。即ち、Bライン信号の輪郭強調の画像処理において図2に示す主要回路を兼用できるものである。
【0040】
本実施形態では、抑制される信号の上限、下限を一定値ではなく、補間画素の周辺の値とすることで画面中でフレキシブルな値となり、自然な画像が得られる。ここで、最大値、最小値をみつける上下ラインの水平方向の画素数は、前述の例では計14画素としているが、回路規模によりもっと画素数を減らさなければならない場合がある。この場合、係数倍回路15,16を用いて補間データの上限、下限の範囲を可変することができ、水平方向の画素数が少なくても同様な効果が得られる。
【0041】
これにより、輪郭強調によりオーバーシュート、アンダーシュートがみられる画像を、輪郭強調の効果を損なわず、オーバーシュート、アンダーシュートを抑制し、自然な画像が得られる。
【0042】
【発明の効果】
本発明によれば、次のような効果を奏することが期待できる。即ち、従来、動画部分に採用される補間データは、実在する上下画素を用いて平均化していたが、この方法では失われる周波数領域が存在し、解像感の無い画像となってしまうのに対して、本発明では、失われる周波数領域を補い、オーバーシュート、アンダーシュートは抑制されて自然な画像が得られる。そのため、動画部分においても解像感の高い高品位なプログレッシブ画像を提供することが可能となる。
【0043】
また、前後フィールドの信号を用いずに現フィールド内で補間データをつくることから、複雑な回路構成や大規模な回路を必要とせず、さらに係数倍回路を用いることにより回路規模を抑制することができる。
【0044】
また、画像抑制回路は、一般的な輪郭強調などの画像処理後の画像の不自然さの原因であるオーバーシュート、アンダーシュートを抑制し、自然な画像を得ることにも適用ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】入力画像データの一例を示す図である。
【図2】本発明の実施形態に係る画像処理装置の構成例である。
【図3】フィールド内LPF補間によって再生できる周波数帯域を示す図である。
【図4】図2に示す本実施形態で採用するBPF2の周波数特性を示す図である。
【図5】図2に示す本実施形態で使用するLPF9の周波数特性を示す図である。
【図6】本実施形態に関する加算器3通加後の斜め線をもつインタレース画像の補間された画像を示す図である。
【図7】斜め線をもつインタレース画像の上下平均値により補間された画像例を示す図である。
【図8】水平なエッジをもつインタレース画像を補間した画像例を示す図である。
【図9】本実施形態に関する補間値抑制回路8の通過前の斜め線をもつインタレース画像の補間された画像(a)と、補間値抑制回路8通過後の斜め線をもつインタレース画像の補間された画像(b)を示す図である。
【図10】本発明の実施形態に係る映像信号処理装置で、最大値検出回路、最小値検出回路、係数倍回路及び信号抑制回路を用いた回路構成ブロックを示す図である。
【符号の説明】
1 フィールド内LPF
2 周波数成分抽出用BPF
3 加算器
4〜13 最大値検出回路
5〜14 最小値検出回路
6〜7,15〜16 係数倍回路
8 補間データ抑制回路
9 回路8によるノイズ低減用LPF
l0 信号選択回路
11〜12 1H遅延回路
17 信号抑制回路
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a video signal processing apparatus such as a television receiver, and is particularly suitable for obtaining a high-quality progressive image when converting an interlaced image to a progressive image (hereinafter referred to as IP conversion). The present invention relates to a processing apparatus.
[0002]
[Prior art]
In many video signals, interlaced scanning is used as a scanning form. However, when this video signal is displayed on the interlaced scanning image display unit, interlace interference such as line flickering occurs and the image quality deteriorates.
[0003]
This interlace interference can be eliminated by converting the interlaced image into a progressive image and displaying it in the form of progressive scanning. A television receiver having this function is also commercialized.
[0004]
In the IP conversion, signal processing for generating a signal of a scanning line missing in interlace scanning by interpolation processing is performed. This interpolation processing includes motion adaptive type and motion compensation type signal processing.
[0005]
In the motion adaptive type, inter-frame interpolation suitable for a still image region and intra-field interpolation suitable for a moving image region are interpolated by changing the mixing ratio according to the motion information of the image, and the inter-frame difference signal is calculated. Since motion information is detected in large and small sizes, this motion information does not necessarily correspond to an accurate motion of an image. For this reason, in the still image area, the interlace interference can be completely removed and a significant image quality improvement effect can be obtained. There are few issues.
[0006]
Here, as a method of intra-field interpolation, there is conventionally known a method in which interpolation pixels can be averaged using upper and lower pixels that actually exist. In this method, since one field of one frame is generated, sampling is performed at (1/2) × f. According to Shannon's theorem, the frequency band that can be reproduced by this method As shown in FIG. 3, the maximum is (1/4) × f. However, in operation in an actual circuit, frequency components in the vicinity of (1/4) × f are lost, and frequency components up to (1/4) × f are not completely compensated. ), And has a problem that the image tends to have a reduced resolution. Note that f is an acronym representing frequency, and f described when quoting Shannon's theorem naturally means sampling frequency, and f in the following description is also sampling frequency. say.
[0007]
On the other hand, the motion compensation type detects the motion of an image as motion vector information, performs signal processing for motion compensation on the preceding and succeeding field signals with this motion vector information, and generates an interpolated scanning line signal. With this method, interpolation processing that substantially matches the motion of the image can be performed.
[0008]
Regarding an image processing apparatus for IP conversion, Japanese Patent Laid-Open No. 10-112845 as a conventional technique describes a technique for detecting a motion vector between frames of an image and performing IP conversion.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, if the motion vector between frames is detected and IP conversion is performed as in the technique described in the above publication, it is essential to detect a motion vector with high accuracy in order to perform accurate motion compensation signal processing. For this reason, there is a problem that enormous signal processing is required.
[0010]
In addition, in the intra-field interpolation, the frequency band that can be reproduced by the conventional method is (1/4) × f at the maximum as shown in FIG. 3, but actually, it is in the vicinity of (1/4) × f. There is a problem that the frequency component is lost, and the image is likely to have a reduced resolution.
[0011]
The object of the present invention is made in view of such a situation, and when a conventional motion adaptive interpolation reduces an annoying image degradation and performs a video portion interpolation with a small amount of signal processing. It is to be able to prevent a decrease in resolution.
[0012]
Furthermore, when compensating for lost frequency components to improve the degradation of resolution, overshoot and undershoot may occur, resulting in an unnatural image. Suppresses shoots and undershoots to obtain a natural image.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention mainly adopts the following configuration.
In a video signal processing apparatus for converting an interlaced image into a progressive image,
Generating means for generating interpolation reference data based on an averaging process of upper and lower pixels existing in the current field;
An extraction means that is a band-pass filter process that extracts a frequency component that can be lost in the averaging process of the upper and lower pixels by using an adjacent pixel located in a direction perpendicular to the interpolation target pixel;
Adding means for adding the interpolation reference data output from the generating means and the correction value output from the extracting means;
Suppressing means that is provided on the output side of the adding means and suppresses overshoot and undershoot occurring in the interpolation data output from the adding means;
Maximum value detecting means for detecting a maximum value from two line signals existing above and below the interpolation line;
Minimum value detecting means for detecting a minimum value from two line signals existing above and below the interpolation line;
Maximum value coefficient multiplication means for multiplying the maximum value obtained from the maximum value detection means by a coefficient (1 + K);
Minimum value coefficient multiplication means for multiplying the minimum value obtained from the minimum value detection means by a coefficient (1-K),
The suppression means suppresses the interpolation data output from the addition means to be within a value obtained from the minimum value coefficient multiplication means and the maximum value coefficient multiplication means,
The interpolation is performed using only the signal in the current field to improve the reduction in resolution.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A video signal processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Here, FIG. 1 is a diagram illustrating an example of input image data, and FIG. 2 is a configuration example of an image processing apparatus according to an embodiment of the present invention. 3 is a diagram showing frequency bands that can be reproduced by intra-field LPF interpolation, FIG. 4 is a diagram showing frequency characteristics of the BPF 2 employed in the present embodiment shown in FIG. 2, and FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating frequency characteristics of an LPF 9 used in the present embodiment shown in FIG. FIG. 6 is a diagram illustrating an interpolated image of an interlaced image having a diagonal line after the addition of the adder 3 according to the present embodiment, and FIG. 7 is an upper and lower average value of the interlaced image having a diagonal line. It is a figure which shows the example of an image interpolated by. FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an image obtained by interpolating an interlaced image having a horizontal edge. FIG. 9 shows an interlaced image (a) having an oblique line before passing through the interpolation value suppression circuit 8 and an interlaced image having an oblique line after passing through the interpolation value suppression circuit 8 according to this embodiment. It is a figure which shows the interpolated image (b).
[0018]
First, the relationship between FIG. 1 and FIG. 2 will be described. The white circles in FIG. 1 indicate pixels in the field, and the black circles indicate pixels not in the field. In the present invention, the interpolation data between the A line and the B line shown in FIG. 1 and intersecting with the C line of the vertical line is to be obtained by elaborating. The signals shown as A, B, and C in FIGS. 1 and 2 correspond to each other.
[0019]
The configuration example of this embodiment shown in FIG. 2 is an LPF (low-pass filter) 1 for obtaining an interpolation reference pixel (reference value of an interpolation pixel) from upper and lower pixels that exist in the current field, and upper and lower pixels that exist in the current field. BPF (bandpass filter) 2 for obtaining a frequency component that can be lost in the averaging process, an adder 3 for adding the frequency component of the current field obtained by BPF2 and the interpolation reference pixel obtained by LPF1, an interpolation line The maximum value obtained from the detector 4 that detects the maximum value from the upper and lower two-line signals (A line and B line signals), the detector 5 that detects the minimum value from the upper and lower two-line signals of the interpolation line, and the maximum value detector 4 A coefficient multiplication circuit 6 that multiplies the value by a coefficient (1 + K), a coefficient multiplication circuit 7 that multiplies the minimum value obtained from the minimum value detector 5 by a coefficient (1-K), and interpolation data obtained by the adder 3 is multiplied by a coefficient. Circuit 6 and 7 Interpolation value suppression circuit 8 that falls within the obtained value, LPF 9 that reduces noise generated in the signal by interpolation value suppression circuit 8 that is nonlinear processing, intra-field interpolation data or previous field interpolation position data from the motion detection result SEL10 to be selected.
[0020]
The operation of the configuration shown in FIG. 2 will be described below. The upper and lower 3 pixels (total 6 pixels existing in the field) of the interpolation data at the center of the range indicated by C in FIG. 1 are input to LPF1 and BPF2. The LPF1 outputs interpolation reference data for obtaining interpolation data from the input data. This interpolation reference data is output in a state in which there is a possibility that the frequency component in the area filled with a broken line shown in FIG. 3 is lost (in the process of signal processing in an actual circuit), and is input to the adder 3 Is done.
[0021]
Therefore, the BPF 2 has a frequency characteristic including a frequency region that may be lost as shown in FIG. 4, and outputs a frequency component around the interpolation data from the input current field data, which is added as a correction value. Input to the device 3.
[0022]
Therefore, the adder 3 adds the interpolation reference data output from the LPF1 in advance and the correction value output from the BPF 2 and outputs the interpolation data reproducing the frequency up to (1/4) × f.
[0023]
FIG. 6 simulates an interlaced image interpolated with a slant line that rises to the left, and shows the change in the horizontal direction of the interpolation line and its upper and lower line data. When attention is paid to the n-th pixel in the horizontal direction and its neighboring pixels, the interpolation data strengthens the connection between the line A and the line B.
[0024]
As shown in FIG. 7, when the vertical average value is used as the interpolation data as in the conventional method, the horizontal n-th pixel that strengthens the connection between the line A and the line B is not obtained, and the resolution is improved. It becomes a fallen image. In other words, when the luminance Y in FIG. 7 is viewed, the level of the interpolation line C is about half that of the line A or B and does not become a smooth white line as an oblique line. On the other hand, when the interpolation line C in FIG. 6 is viewed, it has about 80% of the luminance of the line A or the line B and can be a smooth diagonal line including the interpolation line C.
[0025]
As described above, in this embodiment, by adding the interpolation reference data and the correction value output from the BPF 2, a smooth tan line can be expressed while maintaining a sense of resolution.
[0026]
On the other hand, in order to detect the upper limit and lower limit values of the interpolation data, the data on the upper and lower lines of the interpolation data shown in FIGS. 1A and 1B (14 pixels in total 7 pixels in the horizontal direction) are used as the maximum value detector 4 and the minimum value. Each is input to the detector 5. The detector 4 detects the maximum value of the upper and lower line data, and this value is multiplied by a coefficient (1 + K) in the coefficient multiplication circuit 6. The detector 5 detects the minimum value of the upper and lower line data, and the coefficient multiplication circuit 7 multiplies the value by a coefficient (1-K).
[0027]
The data output from the adder 3 reproduces the frequency band up to (1/4) × f. In the signal processing for obtaining the interpolation signal based on the existing pixel signal, overshoot and under Shoots may be seen. As shown in FIG. 8, when interlaced images having horizontal edges are interpolated, overshoot in which the interpolation data becomes larger than necessary and undershoot in which the interpolation data becomes smaller than necessary are observed in the upper and lower portions of the edges. There is a case. In order to suppress this, the interpolated data output from the adder 3 is input to the interpolated value suppression circuit 8 that falls within the maximum and minimum values of the upper and lower lines output from the coefficient multiplication circuits 6 and 7.
[0028]
The effect of the interpolation value suppression circuit 8 will be described with reference to FIG. FIG. 9 simulates the case of interpolating an interlaced image having a tanning line that rises to the left. The nth interpolation data in the horizontal direction of the interpolation line C output from the adder 3 has a value protruding from the signals of the pixels (line A and line B existing in the field) of the upper and lower lines (FIG. 9 ( a)). In order to alleviate such prominent values, that is, overshoot, overshoot and undershoot as shown in FIG. 8, the interpolation data is averaged between the upper and lower pixels, or the interpolation data is stored within the upper and lower pixel values. However, in such a method, the effect of compensating for the lost frequency component by BPF 2 described with reference to FIG. 6 is lost, and the resolution is lowered.
[0029]
Therefore, in the present invention, the maximum value and the minimum value of the upper and lower lines of the interpolation line are detected and set as the upper and lower limits of the interpolation data, and the overshoot and undershoot of the interpolation data output from the adder 3 are suppressed. (FIG. 9B).
[0030]
In the present invention, the upper and lower limits of the interpolation data are not constant values but values around the interpolation pixel, so that the values are flexible in the screen and a natural image can be obtained. Here, the total number of pixels in the horizontal direction of the upper and lower lines for finding the maximum value and the minimum value is 14 pixels in FIG. 1, but the number of pixels may have to be further reduced depending on the circuit scale. In this case, the upper and lower limits of the interpolation data can be varied using the coefficient multiplication circuits 6 and 7, and the same effect can be obtained even if the number of pixels in the horizontal direction is small. As a result, an image in which the tan lines are smoothly connected as shown in FIG. 9 is obtained.
[0031]
The circuit 8 for removing the overshoot and undershoot of the signal output from the adder 3 may cause noise due to non-linear processing, which may reduce the image quality. Therefore, it is possible to input the signal obtained from the circuit 8 to the LPF 9 having the frequency characteristics as shown in FIG. 5 to reduce noise due to nonlinear processing and obtain interpolation data in which the lost frequency component is compensated.
[0032]
Referring to the circuit configuration shown in FIG. 2, the result of motion detection as a conventional technique, the interpolation data output from the LPF 9, and the previous field interpolation position data are input to SEL10, and the still image portion includes The final interpolation data is obtained by outputting the previous field interpolation position data and the interpolation data in which the frequency component according to the present invention is supplemented for the moving image portion.
[0033]
Here, further, image processing such as general contour enhancement for an image will be described. Overshoot and undershoot may occur after the image enhancement processing, and unnaturalness may appear in the image. When it is desired to obtain a natural image by suppressing the overshoot and undershoot that are the cause of this unnaturalness, the image signal input, the maximum value detection circuit, and the minimum value detection that constitute the main part of the circuit shown in FIG. A circuit, a coefficient multiplying circuit, and an image suppression circuit can be applied and exhibit an effect. An example of the configuration is shown in FIG.
[0034]
A delay circuit 11 that obtains 1H delayed data by delaying the input signal by one horizontal scanning period; a delay circuit 12 that obtains data delayed by 2H by further delaying the signal output from the delay circuit 11; A maximum value detector 13 for detecting the maximum value of a total of 14 pixels of 7 pixels in the horizontal direction of 7 pixels in the horizontal direction and 2H delayed data, and 7 pixels in the horizontal direction of the data delayed by 2H in the horizontal direction of the input signal A minimum value detector 14 for detecting a minimum value of a total of 14 pixels, a coefficient multiplier circuit 15 for multiplying the aforementioned maximum value by (1 + K), and a coefficient multiplier circuit 16 for multiplying the aforementioned minimum value by (1−K). The suppression circuit 17 includes a maximum value and a minimum value multiplied by a coefficient as upper and lower limits, and a signal delayed by 1H within the range.
[0035]
The operation of each component shown in FIG. 10 will be described below. A video signal is input to the delay circuit 11 and delayed by one horizontal scanning period to obtain 1H delayed data. Next, the signal output from the delay circuit 11 is further delayed by 1H, and data delayed by 2H in the delay circuit 12 is obtained. The input signal and the data delayed by 2H are input to the maximum value detector 13, and the maximum value of a total of 14 pixels of 7 pixels in the horizontal direction of the input signal and 7 pixels in the horizontal direction of the data delayed by 2H is detected.
[0036]
The minimum value detector 14 receives the input signal and data delayed by 2H, and detects the minimum value of a total of 14 pixels of 7 pixels in the horizontal direction of the input signal and 7 pixels in the horizontal direction of the data delayed by 2H. The maximum value output from the maximum value detector 13 is multiplied by (1 + K) by the coefficient multiplier circuit 15, and the maximum value output from the maximum value detector 13 output from the minimum value detector 14 is output by the coefficient multiplier circuit 15 ( 1 + K) times, and the minimum value is multiplied by (1−K) by the coefficient multiplication circuit 16.
[0037]
The signal delayed by 1H by the delay circuit 11 and the maximum and minimum values multiplied by the coefficient are input to the signal suppression circuit 17, and the maximum and minimum values multiplied by the coefficient are set as the upper and lower limits, and the suppression circuit is within that range. 17 is output with a signal delayed by 1H.
[0038]
The maximum and minimum values of the input line and the line delayed by 2H are detected and used as the upper and lower limits of the line delayed by 1H, and overshoot and undershoot that cause unnaturalness of the image after contour enhancement are suppressed. is doing.
[0039]
The above description will be specifically explained by borrowing the image data shown in FIG. 1. If the B line is below the A line and the C line is the lower line, the respective inputs to the maximum value and minimum value detection circuits will be described. Are the A line and the C line, and the input to the signal suppression circuit is the B line signal from the 1H delay circuit in addition to the input from the coefficient multiplier circuit. In other words, the main circuit shown in FIG. 2 can also be used in image processing for contour enhancement of the B line signal.
[0040]
In this embodiment, the upper and lower limits of the signal to be suppressed are not constant values but values around the interpolated pixels, so that the values are flexible in the screen and a natural image is obtained. Here, the total number of pixels in the horizontal direction of the upper and lower lines for finding the maximum value and the minimum value is 14 pixels in the above example, but the number of pixels may have to be further reduced depending on the circuit scale. In this case, the upper and lower limits of the interpolation data can be varied using the coefficient multiplication circuits 15 and 16, and the same effect can be obtained even if the number of pixels in the horizontal direction is small.
[0041]
As a result, an image in which overshoot and undershoot are observed due to contour emphasis can be obtained without suppressing the effect of contour emphasis, and overshoot and undershoot can be suppressed to obtain a natural image.
[0042]
【The invention's effect】
According to the present invention, the following effects can be expected. In other words, conventionally, the interpolation data used in the moving image portion has been averaged using the upper and lower pixels that exist, but this method has a frequency region that is lost, resulting in an image with no sense of resolution. On the other hand, in the present invention, a lost frequency region is compensated, and overshoot and undershoot are suppressed, and a natural image can be obtained. Therefore, it is possible to provide a high-quality progressive image with a high resolution even in the moving image portion.
[0043]
In addition, since interpolation data is generated in the current field without using signals in the front and rear fields, a complicated circuit configuration or a large-scale circuit is not required, and the circuit scale can be suppressed by using a coefficient multiplier circuit. it can.
[0044]
The image suppression circuit can also be applied to obtain a natural image by suppressing overshoot and undershoot that cause unnaturalness of an image after image processing such as general edge enhancement.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of input image data.
FIG. 2 is a configuration example of an image processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing frequency bands that can be reproduced by intra-field LPF interpolation.
FIG. 4 is a diagram showing frequency characteristics of BPF 2 employed in the present embodiment shown in FIG.
5 is a diagram showing frequency characteristics of the LPF 9 used in the present embodiment shown in FIG.
FIG. 6 is a diagram showing an interpolated image of an interlaced image having diagonal lines after adding three adders according to the present embodiment.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of an image interpolated by an upper and lower average value of an interlaced image having an oblique line.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an image obtained by interpolating an interlaced image having a horizontal edge.
FIG. 9 shows an interlaced image (a) of an interlaced image having a diagonal line before passing through the interpolation value suppression circuit 8 and an interlaced image having a diagonal line after passing through the interpolation value suppression circuit 8 according to the present embodiment; It is a figure which shows the interpolated image (b).
FIG. 10 is a diagram showing a circuit configuration block using a maximum value detection circuit, a minimum value detection circuit, a coefficient multiplication circuit, and a signal suppression circuit in the video signal processing apparatus according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 LPF in the field
2 BPF for frequency component extraction
3 Adder 4 to 13 Maximum value detection circuit 5 to 14 Minimum value detection circuit 6 to 7, 15 to 16 Coefficient multiplication circuit 8 Interpolation data suppression circuit 9 LPF for noise reduction by circuit 8
l0 signal selection circuit 11-12 1H delay circuit 17 signal suppression circuit

Claims (2)

インタレース画像をプログレッシブ画像へ変換する際の映像信号処理装置において、
現フィールドの実在する上下の画素の平均化処理に基づいて補間基準データを生成する生成手段と、
前記上下の画素の平均化処理で失われ得る周波数成分を、補間対象の画素に対して垂直方向に位置する実在する近傍の画素を用いて抽出するバンドパスフィルタ処理である抽出手段と、
前記生成手段から出力される前記補間基準データと前記抽出手段から出力される補正値を加算する加算手段と、
前記加算手段の出力側に設けられて前記加算手段から出力される補間データに発生するオーバーシュート及びアンダーシュートを抑制する抑制手段と、
補間ラインの上下の実在する2ライン信号から最大値を検出する最大値検出手段と、
前記補間ラインの上下の実在する2ライン信号から最小値を検出する最小値検出手段と、
前記最大値検出手段から得られた最大値を係数(1+K)倍する最大値係数倍手段と、
前記最小値検出手段から得られた最小値を係数(1−K)倍する最小値係数倍手段と、を備え、
前記抑制手段は、前記加算手段から出力される補間データが前記最小値係数倍手段と前記最大値係数倍手段から得られた値以内に収まるように抑制し、
現フィールド内の信号のみを用いて解像感の低下を改善する補間を行う
ことを特徴とする映像信号処理装置。
In a video signal processing apparatus for converting an interlaced image into a progressive image,
Generating means for generating interpolation reference data based on an averaging process of upper and lower pixels existing in the current field;
An extraction means that is a band-pass filter process for extracting a frequency component that can be lost in the averaging process of the upper and lower pixels by using a pixel in the vicinity in the vertical direction with respect to the interpolation target pixel ;
Adding means for adding the interpolation reference data output from the generating means and the correction value output from the extracting means;
Suppressing means that is provided on the output side of the adding means and suppresses overshoot and undershoot generated in the interpolation data output from the adding means;
Maximum value detecting means for detecting a maximum value from two line signals existing above and below the interpolation line;
Minimum value detecting means for detecting a minimum value from two line signals existing above and below the interpolation line;
Maximum value coefficient multiplication means for multiplying the maximum value obtained from the maximum value detection means by a coefficient (1 + K);
Minimum value coefficient multiplication means for multiplying the minimum value obtained from the minimum value detection means by a coefficient (1-K),
The suppression means suppresses the interpolation data output from the addition means to be within the values obtained from the minimum value coefficient multiplication means and the maximum value coefficient multiplication means,
A video signal processing apparatus characterized by performing interpolation to improve a decrease in resolution using only signals in the current field.
請求項1に記載の映像信号処理装置において、
前記抑制手段による抑制処理は非線形処理であり、前記非線形処理により生じるノイズを低減する低減手段を前記抑制手段の出力側に設ける
ことを特徴とする映像信号処理装置。
The video signal processing device according to claim 1,
The video signal processing apparatus, wherein the suppression processing by the suppression means is nonlinear processing, and a reduction means for reducing noise generated by the nonlinear processing is provided on the output side of the suppression means.
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