JP4033408B2 - 解像度補正装置、解像度補正プログラムおよび解像度補正プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、携帯機器用カメラ、電子スチルカメラ等によって撮像された画像の解像度を補正する解像度補正装置、解像度補正プログラムおよび解像度補正プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。

小型の携帯機器に使用される携帯機器用カメラ、電子スチルカメラ等のカメラは、小型化が進んでいる。このようなカメラに設けられたレンズは、固有のレンズ収差を有しているために、撮像された画像の周縁部の解像度が中心部よりも大きく低下するという特性を有している。このようなレンズが設けられたカメラによって撮像された画像は、レンズの中心に対応する画像の中心部に比べて周縁部の解像度が低下し、不鮮明な画像になる。

画像の周縁部における解像度が低下することを防ぐためにレンズの枚数を増やすと、レンズのサイズ、重量およびコストが増大する。携帯機器用カメラ、電子スチルカメラ等のカメラのレンズは、製品コスト、レンズ等の光学系の小型化に対する要求が強いため、レンズの枚数を増やすことは容易でない。

特開平７−７４９８７号公報には、レンズの枚数を増やすことなく画像の周縁部における解像度の低下を防ぐ構成が開示されている。図１０は、この公報に開示された従来の解像度補正装置９のブロック図である。解像度補正装置９は、カメラによって撮像された画像を表す画像信号が入力される入力端子Ｔを備えており、入力端子Ｔから入力される画像信号は、補正加算部９１、輪郭補正信号発生部８９および補正量調整部９３にそれぞれ入力される。輪郭補正信号発生部８９は、水平補正信号発生回路９０を有している。水平補正信号発生回路９０は、入力端子Ｔに入力された画像信号に基づいて水平方向の輪郭補正信号を発生し、補正量調整部９３に設けられた水平側可変増幅回路９４に出力する。

補正量調整部９３は、水平パラボラ波発生回路９５も有しており、入力端子Ｔに入力された画像信号を受け取り、画像信号に同期した水平パラボラ波信号を水平側可変増幅回路９４に出力する。水平側可変増幅回路９４は、水平パラボラ波発生回路９５が発生した水平パラボラ波信号に基づいて、水平補正信号発生回路９０が発生した水平方向の輪郭補正信号を、画像の左側縁部および右側縁部において補正量が大きくなるように非線形に調整する。

水平側可変増幅回路９４の出力は、補正加算部９１に設けられた水平側加算回路９２に与えられる。水平側加算回路９２は、水平側可変増幅回路９４によって調整された水平方向の輪郭補正信号のタイミングに合致するように入力端子Ｔに入力された画像信号を遅延させて、遅延させた画像信号を水平方向の輪郭補正信号に加算する。この加算によって、画像信号は水平方向の輪郭が強調される。

水平側加算回路９２の出力は、輪郭補正信号発生部８９に設けられた垂直補正信号発生回路９６に与えられるとともに、補正加算部９１に設けられた垂直側加算回路９７に与えられる。垂直補正信号発生回路９６は、水平側加算回路９２によって水平方向の輪郭が強調された画像信号に基づいて垂直方向の輪郭補正信号を発生する。

補正量調整部９３には、また、垂直パラボラ波発生回路９９と垂直側可変増幅回路９８も設けられている。垂直パラボラ波発生回路９９は、入力端子Ｔに入力された画像信号に
同期した垂直パラボラ波信号を垂直側可変増幅回路９８に出力する。垂直側可変増幅回路９８は、垂直パラボラ波発生回路９９から出力された垂直パラボラ波信号に基づいて、垂直補正信号発生回路９６が発生した垂直方向の輪郭補正信号を、画像の上側縁部および下側縁部において補正量が大きくなるように非線形に調整する。

垂直側可変増幅回路９８の出力は、補正加算部９１に設けられた垂直側加算回路９７に与えられる。垂直側加算回路９７は、水平側加算回路９２によって水平方向の輪郭が強調された画像信号を、垂直側可変増幅回路９８によって調整された垂直方向の輪郭補正信号のタイミングに合致するように遅延させて、垂直方向の輪郭補正信号に加算する。この加算によって、水平方向の輪郭が強調された画像信号は、さらに垂直方向の輪郭が強調される。

垂直側加算回路９７によって垂直方向の輪郭が強調された画像信号は、輪郭補正された画像信号として、図示しない後段の回路に供給される。垂直側加算回路９７によって垂直方向の輪郭が強調された画像信号は、水平方向および垂直方向に輪郭が強調されており、レンズの解像度が低下する画像の周縁部ほど輪郭が強調されるように、非線形に輪郭が補正されている。

カメラによって撮像された画像は、カメラに設けられたレンズの中心からレンズの周縁に向うにしたがって解像度が低下するため、画像の中心を中心とする同心円上においては、解像度は同程度になる。したがって、画像全体にわたって一様な解像度になるように補正するためには、画像の中心を中心とする同心円上における補正量は等しくなければならない。

しかしながら、前述した従来の解像度補正装置９においては、水平側可変増幅回路９４によって水平方向の輪郭を強調した後に、垂直側可変増幅回路９８によって垂直方向の輪郭を強調しているために、画像の中心を中心とする同心円上における補正量が等しくならない。このため、画像全体にわたって一様な解像度にならず、補正後の画像が違和感のある画像になるという問題がある。

本発明は係る問題を解決するためになされたものであり、その目的は、カメラによって撮像された画像を、画像全体にわたって一様な解像度を有する画像に補正することができる解像度補正装置、解像度補正プログラムおよび解像度補正プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することにある。

本発明の他の目的は、画像の中心を中心とする同心円上における補正量を等しくすることができる解像度補正装置、解像度補正プログラムおよび解像度補正プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することにある。

本発明に係る解像度補正装置は、画像信号に基づいて画像の輪郭を表す輪郭信号を生成する輪郭信号生成手段と、該輪郭信号生成手段によって生成された該輪郭信号と、該画像上の中心から周縁に向って放射状に増大する補正量とに基づいて、該画像の輪郭を強調するための輪郭補正信号を生成する輪郭補正信号生成手段と、該輪郭補正信号生成手段によって生成された該輪郭補正信号を該画像信号に加算する輪郭補正信号加算手段とを具備しており、そのことにより上記目的が達成される。

該画像上の中心から周縁に向って放射状に増大する補正量を記憶する補正量記憶手段を
さらに具備しており、前記輪郭補正信号生成手段は、前記輪郭信号と該補正量記憶手段に記憶された該補正量とに基づいて、前記輪郭補正信号を生成してもよい。

前記補正量記憶手段は、前記画像上の中心位置からの距離に応じた前記補正量を記憶しており、該補正量記憶手段に記憶された該補正量を該画像上の中心位置からの距離に基づいて読み出して、前記輪郭補正信号生成手段に供給する補正量読出し手段をさらに具備してもよい。

前記画像上の中心位置からの距離と前記補正量との関係を規定する関数を記憶する補正関数記憶手段と、該画像上の中心位置からの距離と該関数とに基づいて、該補正量を算出して、前記輪郭補正信号生成手段に供給する補正量算出手段をさらに具備してもよい。

本発明に係る解像度補正プログラムは、コンピュータに、画像信号に基づいて該画像の輪郭を表す輪郭信号を生成する輪郭信号生成ステップと、該輪郭信号生成ステップによって生成された該輪郭信号と、該画像上の中心から周縁に向って放射状に増大する補正量とに基づいて、該画像の輪郭を強調するための輪郭補正信号を生成する輪郭補正信号生成ステップと、該輪郭補正信号生成ステップによって生成された該輪郭補正信号を該画像信号に加算する輪郭補正信号加算ステップとを実行させ、そのことにより上記目的が達成される。

本発明に係るコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、本発明に係る解像度補正プログラムが記録されており、そのことにより上記目的が達成される。

以上のように本発明によれば、カメラによって撮像された画像を、画像全体にわたって一様な解像度を有する画像に補正することができる解像度補正装置、解像度補正プログラムおよび解像度補正プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することができる。

また本発明によれば、画像の中心を中心とする同心円上における補正量を等しくすることができる解像度補正装置、解像度補正プログラムおよび解像度補正プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することができる。

図１は、実施の形態に係る解像度補正装置１のブロック図である。解像度補正装置１は、ＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子によって撮像された画像の解像度を補正する。解像度補正装置１は、入力端子Ｔを備えている。入力端子Ｔには、ＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子によって撮像された画像を表す画像信号Ｓ１が入力される。入力端子Ｔに入力された画像信号Ｓ１は、輪郭信号生成回路１１に設けられた水平輪郭信号生成回路１２、垂直輪郭信号生成回路１３に与えられるとともに、輪郭補正信号加算回路１９に与えられる。

水平輪郭信号生成回路１２は、画像信号Ｓ１に基づいて水平方向の輪郭成分を抽出した水平輪郭信号Ｓ２を生成し、輪郭補正信号生成回路１６に設けられた水平輪郭補正信号生成回路１７に出力する。図２は、水平輪郭信号生成回路１２のブロック図であり、図３は、水平輪郭信号生成回路１２のタイミングチャートである。入力端子Ｔに入力された画像信号Ｓ１は、遅延回路２０および乗算回路２３に与えられる。乗算回路２３は、入力端子Ｔに入力された画像信号Ｓ１を１／２倍した信号Ｓ６を生成し、加減算回路２４に出力する。遅延回路２０は、入力端子Ｔに入力された画像信号Ｓ１を水平方向に１画素分遅延させた信号Ｓ７を生成し、遅延回路２１および加減算回路２４に出力する。遅延回路２１は、遅延回路２０が水平方向に１画素分遅延させた信号Ｓ７をさらに水平方向に１画素分遅延させた信号Ｓ８を生成し、乗算回路２２に出力する。乗算回路２２は、遅延回路２１によって生成された信号Ｓ８を１／２倍した信号Ｓ９を生成し、加減算回路２４に出力する。

加減算回路２４は、遅延回路２０によって生成された信号Ｓ７から乗算回路２３によって生成された信号Ｓ６と乗算回路２２によって生成された信号Ｓ９とを減算して、水平方向の輪郭成分を抽出した水平輪郭信号Ｓ２を生成する。

垂直輪郭信号生成回路１３は、入力端子Ｔから画像信号Ｓ１を受け取り、垂直方向の輪郭成分を抽出した垂直輪郭信号Ｓ３を生成し、垂直輪郭補正信号生成回路１８に出力する。図４は、垂直輪郭信号生成回路１３のブロック図である。図２において示した水平輪郭信号生成回路１２の構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素の詳細な説明は省略する。垂直輪郭信号生成回路１３においては、入力信号を１画素分遅延させる遅延回路２０および２１の替わりに、入力信号を１水平ライン分遅延させる遅延回路２０Ａおよび２１Ａを設けている。この構成により、水平輪郭信号生成回路１２と同様にして、垂直方向の輪郭成分を抽出した垂直輪郭信号Ｓ３を生成する。

解像度補正装置１は、補正量記憶回路１４を備えている。補正量記憶回路１４には、固体撮像素子によって撮像された画像上の中心から周縁に向って放射状に増大する補正量が記憶されている。

図５は、補正量記憶回路１４に記憶された補正量テーブル２５の説明図である。補正量テーブル２５は、固体撮像素子によって撮像された画像を構成する各画素に対応するようにマトリックス状に構成されている。画像を構成する各画素に対応する位置には、各画素に対応する補正量が格納されている。画像上の中心位置２６を中心とする最も内側の同心円よりも内側の位置に格納された補正量は、０になっている。最も内側の同心円よりも外側であって内側から２番目の同心円よりも内側の位置に格納された補正量は０よりも大きい１になっており、内側から２番目の同心円よりも外側であって最も外側の同心円よりも内側の位置に格納された補正量は１よりも大きい２になっている。最も外側の同心円よりも外側の位置に格納された補正量は、補正量テーブル２５の４つのコーナー部に格納された補正量を除いて、２よりも大きい４になっており、補正量テーブル２５の４つのコーナー部に格納された補正量は４よりも大きい７になっている。

このように、補正量記憶回路１４に記憶された補正量は、画像上の中心位置２６から画像の周縁に向って放射状に増大するようになっている。

解像度補正装置１には、補正量読出し回路１５が設けられており、補正量読出し回路１５は、補正の対象となる画素に対応する補正量を補正量記憶回路１４から各画素ごとに読み出す。

水平輪郭補正信号生成回路１７は、水平輪郭信号生成回路１２によって生成された水平輪郭信号Ｓ２に、画像上の中心位置２６から画像の周縁に向って増大する補正量を各画素ごとに乗算して、水平輪郭補正信号Ｓ４を生成し、輪郭補正信号加算回路１９に出力する。垂直輪郭補正信号生成回路１８は、垂直輪郭信号生成回路１３によって生成された垂直輪郭信号Ｓ３に、画像上の中心位置２６から画像の周縁に向って増大する補正量を各画素ごとに乗算して、垂直輪郭補正信号Ｓ５を生成し、輪郭補正信号加算回路１９に出力する。

輪郭補正信号加算回路１９は、入力端子Ｔに入力された画像信号Ｓ１に、水平輪郭補正
信号生成回路１７によって生成された水平輪郭補正信号Ｓ４および垂直輪郭補正信号生成回路１８によって生成された垂直輪郭補正信号Ｓ５を加算する。

図６は、実施の形態に係る解像度補正方法を示すフローチャートである。前述したような構成を有する解像度補正装置１においては、入力端子Ｔに画像信号Ｓ１が入力されると、水平輪郭信号生成回路１２は、画像信号Ｓ１に基づいて水平輪郭信号Ｓ２を生成する。垂直輪郭信号生成回路１３は、画像信号Ｓ１に基づいて垂直輪郭信号Ｓ３を生成する（Ｓ１）。

補正量読出し回路１５は、画像の中心位置２６から画像の周縁に向って増大する補正量を補正量記憶回路１４から各画素ごとに読み出す（Ｓ２）。水平輪郭補正信号生成回路１７は、水平輪郭信号生成回路１２によって生成された水平輪郭信号Ｓ２に、補正量読出し回路１５によって読み出された画像の中心位置２６から画像の周縁に向って増大する補正量を各画素ごとに乗算して、水平輪郭補正信号Ｓ４を生成する（Ｓ３）。垂直輪郭補正信号生成回路１８は、垂直輪郭信号生成回路１３によって生成された垂直輪郭信号Ｓ３に、補正量読出し回路１５によって読み出された画像の中心位置２６から画像の周縁に向って増大する補正量を各画素ごとに乗算して、垂直輪郭補正信号Ｓ５を生成する（Ｓ４）。輪郭補正信号加算回路１９は、入力端子Ｔに入力された画像信号Ｓ１に、水平輪郭補正信号生成回路１７によって生成された水平輪郭補正信号Ｓ４および垂直輪郭補正信号生成回路１８によって生成された垂直輪郭補正信号Ｓ５を加算する（Ｓ５）。画像を構成するすべての画素に対して補正が終了したか否かが判断される（Ｓ６）。画像を構成するすべての画素に対して補正が終了していないと判断されたときは（Ｓ６においてＮＯ）、Ｓ１へ戻る。画像を構成するすべての画素に対して補正が終了したと判断されたときは（Ｓ６においてＹＥＳ）、解像度補正方法を終了する。

図６において示した解像度補正方法は、コンピュータプログラムである解像度補正プログラムによって実行することができる。図７は、解像度補正プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体およびコンピュータの説明図である。コンピュータ３０は、ＣＤ−ＲＯＭドライブ３３を備えている。ＣＤ−ＲＯＭドライブ３３は、解像度補正プログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ３８を装着する。コンピュータ３０には、ＦＤドライブ３４が設けられている。ＦＤドライブ３４は、解像度補正プログラムを記録したＦＤディスク３９を装着する。

コンピュータ３０は、ハードディスク３２を備えている。ハードディスク３２には、ＣＤ−ＲＯＭドライブ３３に装着されたＣＤ−ＲＯＭ３８からコンピュータ３０が読み取った解像度補正プログラムがインストールされる。コンピュータ３０には、内部メモリ３１が設けられている。内部メモリ３１には、ハードディスク３２にインストールされた解像度補正プログラムが読み出される。コンピュータ３０は、外部インターフェース３５を備えている。外部インターフェース３５には、解像度補正プログラムが解像度を補正する画像信号が入力される。コンピュータ３０には、表示装置３６およびキーボード、マウス等の入力部３７が設けられている。

ＣＤ−ＲＯＭドライブ３３に、解像度補正プログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ３８が装着されると、コンピュータ３０はＣＤ−ＲＯＭ３８に記録された解像度補正プログラムをハードディスク３２にインストールする。コンピュータ３０はハードディスク３２にインストールされた解像度補正プログラムを内部メモリ３１に読み出して、解像度補正プログラムを実行する。外部インターフェース３５に画像信号が入力されると、解像度補正プログラムは外部インターフェース３５に入力された画像信号の解像度を補正する。

なお、ＦＤドライブ３４に装着されたＦＤディスク３９に記録された解像度補正プログ
ラムを、ハードディスク３２にインストールしてもよい。解像度補正プログラムが解像度を補正する画像信号は、ＣＤ−ＲＯＭ３８またはＦＤディスク３９に記録され、ＣＤ−ＲＯＭドライブ３３またはＦＤドライブ３４から入力されてもよい。

以上のように本実施の形態によれば、画像上の中心位置２６から画像の周縁に向って増大する補正量を水平輪郭信号Ｓ２および垂直輪郭信号Ｓ３にそれぞれ乗算して生成した水平輪郭補正信号Ｓ４および垂直輪郭補正信号Ｓ５を、画像信号Ｓ１に加算するので、画像の中心から画像の周縁に向って低下する解像度を精度よく補正することができる。このため、画像全体にわたって一様な解像度を有する画像を得ることができる。

図８は、実施の形態に係る他の解像度補正装置２のブロック図である。前述した解像度補正装置１の構成要素と同一の構成要素には、同一の参照符号を付している。これらの構成要素の詳細な説明は省略する。解像度補正装置１と異なる点は、中心位置記憶回路２７および距離算出回路２８をさらに備えており、補正量記憶回路１４の替わりに補正量記憶回路１４Ａを設けている点である。

中心位置記憶回路２７には、固体撮像素子によって撮像された画像の中心位置が記憶されている。距離算出回路２８は、中心位置記憶回路２７に記憶された画像の中心位置と解像度を補正する対象となる画素との距離を算出する。補正量記憶回路１４Ａには、画像の中心位置からの距離と補正量との関係を規定するテーブルが記憶されている。

距離算出回路２８が中心位置記憶回路２７に記憶された画像の中心位置と解像度を補正する対象となる画素との距離を算出すると、補正量読出し回路１５は、距離算出回路２８によって算出された画像の中心位置と解像度を補正する対象となる画素との距離に基づいて、補正量記憶回路１４Ａから補正量を読み出す。

このように、補正量記憶回路１４Ａには画像の中心位置からの距離と補正量との関係を規定するテーブルが記憶されているので、画像を構成する各画素に対応する位置に各画素に対応する補正量が格納されている補正量テーブル２５を記憶する補正量記憶回路１４よりも記憶容量を削減することができる。

図９は、実施の形態に係るさらに他の解像度補正装置３のブロック図である。図８を参照して前述した解像度補正装置２の構成要素と同一の構成要素には、同一の参照符号を付している。これらの構成要素の詳細な説明は省略する。解像度補正装置２と異なる点は、補正量記憶回路１４の替わりに補正関数記憶回路２９を設け、補正量読出し回路１５の替わりに補正量算出回路３０を設けている点である。

補正関数記憶回路２９には、画像の中心位置からの距離と補正量との関係を規定する関数が記憶されている。この関数は、例えば、近似多項式によって表される。補正量算出回路３０は、距離算出回路２８によって算出された画像の中心位置と解像度を補正する対象となる画素との距離を、補正関数記憶回路２９に記憶されている関数に代入して、補正量を算出する。

このように、補正関数記憶回路２９には画像の中心位置からの距離と補正量との関係を規定する関数が記憶されているので、補正量記憶回路１４、１４Ａのように補正量を記憶する記憶回路が不要になる。

実施の形態に係る解像度補正装置のブロック図 実施の形態に係る解像度補正装置に設けられた水平輪郭信号生成回路のブロック図 実施の形態に係る解像度補正装置に設けられた水平輪郭信号生成回路のタイミングチャート 実施の形態に係る解像度補正装置に設けられた垂直輪郭信号生成回路のブロック図 実施の形態に係る解像度補正装置に設けられた補正量記憶回路に記憶された補正量テーブルの説明図 実施の形態に係る解像度補正方法を示すフローチャート 実施の形態に係る解像度補正プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体およびコンピュータの説明図 実施の形態に係る他の解像度補正装置のブロック図 実施の形態に係るさらに他の解像度補正装置のブロック図 従来の解像度補正装置のブロック図

符号の説明

１ 解像度補正装置
１１ 輪郭信号生成回路
１４ 補正量記憶回路
１５ 補正量読出し回路
１６ 輪郭補正信号生成回路
１９ 輪郭補正信号加算回路
２５ 画像
２６ 中心位置
２７ 中心位置記憶回路
２８ 距離算出回路
２９ 補正関数記憶回路
３０ 補正量算出回路

Claims (3)

1. カメラによって撮像された画像の画像信号に基づいて水平輪郭信号および垂直輪郭信号をそれぞれ生成する水平輪郭信号生成手段および垂直輪郭信号生成手段と、
   前記画像上の中心位置を記憶する中心位置記憶手段と、
   前記水平輪郭信号生成手段および前記垂直輪郭信号生成手段によって生成された前記水平輪郭信号および前記垂直輪郭信号における補正対象の画素の前記中心位置記憶手段に記憶された前記中心位置からの距離を算出する距離算出手段と、
   前記中心位置記憶手段にて記憶された中心位置からの距離と、解像度を補正するための補正量との関係が、該距離が増大するにつれて放射状に増加するとともに、前記中心位置を中心とした同心円上に位置する各画素の補正量が等しくなるように規定された関数を記憶する補正関数記録手段と、
   前記補正対象の画素の補正量を、前記距離算出手段によって算出された距離と前記補正関数記録手段に記憶された関数とに基づいて算出する補正量算出手段と、
   該補正量算出手段によって算出された補正量によって前記補正対象の画素を補正した水平輪郭補正信号および垂直輪郭補正信号をそれぞれ生成する水平輪郭補正信号生成手段および垂直輪郭補正信号生成手段と、
   該水平輪郭補正信号生成手段および該垂直輪郭補正信号生成手段によって生成された前記水平輪郭補正信号および前記垂直輪郭補正信号を前記画像信号に加算する輪郭補正信号加算手段と
   を具備することを特徴とする解像度補正装置。
2. カメラによって撮像された画像の画像信号に基づいて水平輪郭信号および垂直輪郭信号をそれぞれ生成する輪郭信号生成ステップと、
   予め記憶された前記画像上の中心位置から、前記輪郭信号生成ステップによって生成された前記水平輪郭信号および前記垂直輪郭信号における補正対象の画素までの距離をそれぞれ算出する距離算出ステップと、
   前記補正対象の画素の補正量を、前記距離算出ステップによって算出された距離と、解像度を補正するための補正量との関係が、該距離が増大するにつれて放射状に増加するとともに、前記中心位置を中心とした同心円上における補正量が等しくなるように規定された補正関数と、前記距離算出ステップによって算出された距離とに基づいて算出する補正量算出ステップと、
   該補正量算出ステップにて算出された補正量によって、前記補正対象の画素を補正した水平輪郭補正信号および垂直輪郭補正信号をそれぞれ生成する輪郭補正信号生成ステップと、
   該輪郭補正信号生成ステップによって生成された前記水平輪郭補正信号および前記垂直輪郭補正信号を前記画像信号に加算する輪郭補正信号加算ステップと
   を包含する解像度補正方法をコンピュータに実行させるための解像度補正プログラム。
3. 請求項２に記載の解像度補正プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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