JP4045539B2 - 画像処理装置および画像処理方法、係数算出装置および係数算出方法、記録媒体、並びにプログラム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像処理装置および画像処理方法、係数算出装置および係数算出方法、記録媒体、並びにプログラムに関し、特に、コンポジット信号からコンポーネント信号に変換する際に生じる画質の劣化を抑制することができるようにした画像処理装置および画像処理方法、係数算出装置および係数算出方法、記録媒体、並びにプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、テレビジョン受像機は、映像信号のコンポジット信号をコンポーネント信号に変換して、映像として表示している。映像信号としては、NTSC（National Television Standards Committee）方式のコンポジット映像信号が広く使用されている。
【０００３】
図１は、従来のテレビジョン受像機１の構成を示すブロック図である。
【０００４】
アンテナ１１は、放送信号を受信する。チューナ１２は、アンテナ１１で受信した信号を検波、復調し、映像中間周波信号を生成する。映像中間周波信号処理部（ＶＩＦ（Video Intermediate Frequency)処理部）１３は、入力された映像中間周波信号を復調し、コンポジット映像信号を生成する。Ｙ／Ｃ（Ｙ：輝度信号、Ｃ：クロマ信号）分離部１４は、入力されたコンポジット映像信号から、輝度信号Ｙとクロマ信号Ｃを分離する。クロマ復調部１５は、クロマ信号Ｃの入力を受けて復調し、色差信号Ｒ−Ｙと色差信号Ｂ−Ｙを生成する。マトリクス処理部１６は、輝度信号Ｙ、並びに、色差信号Ｒ−Ｙ、および、色差信号Ｂ−Ｙの入力を受けて、原色ＲＧＢ信号を生成する。表示部１７は、例えば、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）やＬＣＤ（liquid crystal display：液晶ディスプレイ）で構成され、供給されたＲＧＢ信号を表示する。
【０００５】
次に、テレビジョン受像機１の動作について説明する。チューナ１２は、図示しない操作部を用いてユーザが指定したチャンネルの放送局の電波を、アンテナ１１を介して受信し、受信した電波を検波、復調して、映像中間周波信号を生成し、ＶＩＦ処理部１３に出力する。ＶＩＦ処理部１３は、チューナ１２より出力された映像中間周波信号を復調し、NTSC方式のコンポジット映像信号を生成して、Ｙ／Ｃ分離部１４に出力する。Ｙ／Ｃ分離部１４は、入力されたコンポジット映像信号から、輝度信号Ｙとクロマ信号Ｃを分離して、輝度信号Ｙをマトリクス処理部１６に、クロマ信号Ｃをクロマ復調部１５に、それぞれ出力する。
【０００６】
クロマ復調部１５は、Ｙ／Ｃ分離部１４より入力されたクロマ信号Ｃを復調し、色差信号Ｒ−Ｙと色差信号Ｂ−Ｙを生成し、マトリクス処理部１６に出力する。マトリクス処理部１６は、Ｙ／Ｃ分離部１４より供給された輝度信号Ｙと、クロマ復調部１５より入力された色差信号Ｒ−Ｙ、および、色差信号Ｂ−Ｙを合成し、原色ＲＧＢ信号を生成して、表示部１７に出力して表示させる。
【０００７】
図２は、図１を用いて説明したテレビジョン受像機１と異なる構成を有する、従来のテレビジョン受像機２１の構成を示すブロック図である。
【０００８】
基本的な構成は、図１のテレビジョン受像機１と同様であるが、図２のテレビジョン受像機２１においては、新たに、画素数変換部３１が設けられている。画素数変換部３１は、Ｙ／Ｃ分離部１４より供給された輝度信号Ｙと、クロマ復調部１５より入力された色差信号Ｒ−Ｙ、および、色差信号Ｂ−Ｙに基づいて、画素密度の変更や、IP変換（Interlace／Progressive変換）等を実行し、マトリクス処理部１６に出力する。
【０００９】
なお、図２のテレビジョン受像機２１の動作は、画素数変換部３１によって、Ｙ／Ｃ分離部１４より供給された輝度信号Ｙ、クロマ復調部１５より入力された色差信号Ｒ−Ｙ、および、色差信号Ｂ−Ｙに対して、画素密度の変換処理や、IP変換の処理が実行され、マトリクス変換部１６に供給されること以外は、図１のテレビジョン受像機１の動作と基本的に同様である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来のテレビジョン受像機１、もしくはテレビジョン受像機２１においては、コンポジット映像信号を、まず、Ｙ／Ｃ分離部１４で輝度信号Ｙとクロマ信号Ｃとに分離し、その後、クロマ信号Ｃを復調して、ベースバンドの輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ、および、色差信号Ｂ−Ｙよりなるコンポーネント信号に変換し、マトリクス処理部１６が、このコンポーネント信号から、原色ＲＧＢ信号を生成するようになされていた。このため、回路構成が複雑になるばかりでなく、その規模も大きくなり、コスト高となる課題があった。
【００１１】
また、従来のＹ／Ｃ分離法として、２次元Ｙ／Ｃ分離回路や３次元Ｙ／Ｃ分離回路などからなるフィルタが提案されているが、その処理の過程において、ドット妨害やクロスカラーなどのＹ／Ｃ分離のエラーに起因する画質劣化が発生し易いという課題があった。
【００１２】
これらの課題を解決すべく、クラス分類適応処理を用いた方法が提案されている。このクラス分類適応処理を用いた方法においては、着目画素における輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ、および、色差信号Ｂ−Ｙのコンポーネント信号を得るために、まず、着目画素を含めた、その付近に配置される画素（この画素は、クラスタップと称される）の特徴量をコンポジット信号から求めて、その特徴量毎に予め分類されたクラスを特定する。そして、着目画素を含めた、その付近の画素のコンポジット信号からなる画素（この画素は、予測タップと称され、クラスタップと同じこともある）に、クラス毎に予め設定された係数を用いて演算処理が施されて、着目画素のコンポーネント信号が求められる。
【００１３】
しかしながら、クラスタップおよび予測タップの選択方法により、同じコンポジット信号が入力されても、変換後のコンポーネント信号は異なるものとなる。このため、クラスタップと予測タップの選択方法が適正でない場合、Ｙ／Ｃ分離のエラーの発生時と同様にして、ドット妨害やクロスカラーなどといった画質劣化が生じてしまうという課題があった。
【００１４】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、回路構成を簡単、かつ、小さい規模のものとし、更に、コンポジット信号からコンポーネント信号への変換の際に生じる画質の劣化、特に、水平方向に急峻な輝度変化がある箇所を検出することにより、クロスカラーの発生を抑制することができるようにするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像処理装置は、第１の画像信号から、着目画素に対応した複数の第１の画素信号を抽出する第１の抽出手段と、第１の抽出手段により抽出された、複数の第１の画素信号を基に、着目画素近傍の画素の輝度の変化に関する情報を検出する検出手段と、検出手段により検出された着目画素近傍の画素の輝度の変化に関する情報のパターンが、所定のパターンであるか否かを検出することにより、着目画素の周辺で水平方向に輝度が弧状に変化しているか否かを検出し、着目画素が属するクラスを示すクラス情報を生成する生成手段と、クラス毎に予め定められた係数を記憶し、生成手段により生成されたクラス情報に対応した係数を出力する係数記憶手段と、第１の画像信号から、複数の第２の画素信号を抽出する第２の抽出手段と、第２の抽出手段により抽出された第２の画素信号と、係数記憶手段により出力された係数との演算により、第１の画像信号である着目画素を、第２の画像信号に変換する第１の信号変換手段とを備えることを特徴とする。
【００１６】
検出手段には、着目画素近傍の複数の画素の画素値と、所定の複数の基本波形との相関を求めることにより、着目画素近傍の画素の輝度の変化に関する情報を検出させるようにすることができる。
【００１７】
第１の画像信号は、コンポジット信号であり、第２の画像信号は、コンポーネント信号であるものとすることができる。
【００１８】
第１の信号変換手段により変換された第２の画像信号を表示する表示手段を更に備えさせるようにすることができる。
【００１９】
画像信号を含むデータを取得する取得手段と、取得手段により取得されたデータのうちの少なくとも一部を、第１の抽出手段が処理可能な第１の画像信号に変換する第２の信号変換手段とを更に備えさせるようにすることができる。
【００２０】
本発明の画像処理方法は、第１の画像信号から、着目画素に対応した複数の第１の画素信号を抽出する第１の抽出ステップと、第１の抽出ステップの処理により抽出された、複数の第１の画素信号を基に、着目画素近傍の画素の輝度の変化に関する情報を検出する検出ステップと、検出ステップの処理により検出された着目画素近傍の画素の輝度の変化に関する情報のパターンが、所定のパターンであるか否かを検出することにより、着目画素周辺で水平方向に輝度が弧状に変化しているか否かを検出し、着目画素が属するクラスを示すクラス情報を生成する生成ステップと、クラス毎に予め定められて記憶されている係数のうち、生成ステップの処理により生成されたクラス情報に対応した係数の出力を制御する係数出力制御ステップと、第１の画像信号から、複数の第２の画素信号を抽出する第２の抽出ステップと、第２の抽出ステップの処理により抽出された第２の画素信号と、係数出力制御ステップの処理により出力が制御された係数との演算により、第１の画像信号である着目画素を、第２の画像信号に変換する信号変換ステップとを含むことを特徴とする。
【００２１】
本発明の第１の記録媒体に記録されているプログラムは、第１の画像信号から、着目画素に対応した複数の第１の画素信号を抽出する第１の抽出ステップと、第１の抽出ステップの処理により抽出された、複数の第１の画素信号を基に、着目画素近傍の画素の輝度の変化に関する情報を検出する検出ステップと、検出ステップの処理により検出された着目画素近傍の画素の輝度の変化に関する情報のパターンが、所定のパターンであるか否かを検出することにより、着目画素周辺で水平方向に輝度が弧状に変化しているか否かを検出し、着目画素が属するクラスを示すクラス情報を生成する生成ステップと、クラス毎に予め定められて記憶されている係数のうち、生成ステップの処理により生成されたクラス情報に対応した係数の出力を制御する係数出力制御ステップと、第１の画像信号から、複数の第２の画素信号を抽出する第２の抽出ステップと、第２の抽出ステップの処理により抽出された第２の画素信号と、係数出力制御ステップの処理により出力が制御された係数との演算により、第１の画像信号である着目画素を、第２の画像信号に変換する信号変換ステップとを含むことを特徴とする。
【００２２】
本発明の第１のプログラムは、第１の画像信号から、着目画素に対応した複数の第１の画素信号を抽出する第１の抽出ステップと、第１の抽出ステップの処理により抽出された、複数の第１の画素信号を基に、着目画素近傍の画素の輝度の変化に関する情報を検出する検出ステップと、検出ステップの処理により検出された着目画素近傍の画素の輝度の変化に関する情報のパターンが、所定のパターンであるか否かを検出することにより、着目画素周辺で水平方向に輝度が弧状に変化しているか否かを検出し、着目画素が属するクラスを示すクラス情報を生成する生成ステップと、クラス毎に予め定められて記憶されている係数のうち、生成ステップの処理により生成されたクラス情報に対応した係数の出力を制御する係数出力制御ステップと、第１の画像信号から、複数の第２の画素信号を抽出する第２の抽出ステップと、第２の抽出ステップの処理により抽出された第２の画素信号と、係数出力制御ステップの処理により出力が制御された係数との演算により、第１の画像信号である着目画素を、第２の画像信号に変換する信号変換ステップとを含むことを特徴とする。
【００２３】
本発明の係数算出装置は、入力された第１の画像信号から第２の画像信号を生成する画像信号生成手段と、第２の画像信号から着目画素に対応した複数の画素位置の複数の第１の画素信号を抽出する第１の抽出手段と、第１の抽出手段により抽出された、複数の第１の画素信号を基に、着目画素近傍の画素の輝度の変化に関する情報を検出する検出手段と、検出手段により検出された着目画素近傍の画素の輝度の変化に関する情報のパターンが、所定のパターンであるか否かを検出することにより、着目画素周辺で水平方向に輝度が弧状に変化しているか否かを検出し、着目画素が属するクラスを示すクラス情報を生成する生成手段と、第２の画像信号から、複数の第２の画素信号を抽出する第２の抽出手段と、第２の抽出手段により抽出された第２の画素信号、および、入力された第１の画像信号に基づいて、クラスに対応した係数を算出する算出手段とを備えることを特徴とする。
【００２４】
検出手段には、着目画素近傍の複数の画素の画素値と、所定の複数の基本波形との相関を求めることにより、着目画素近傍の画素の輝度の変化に関する情報を検出させるようにすることができる。
【００２５】
第１の画像信号はコンポーネント信号であり、第２の画像信号は、コンポジット信号であるものとすることができる。
【００２６】
算出手段により算出された係数を記憶する記憶手段を更に備えさせるようにすることができる。
【００２７】
本発明の係数算出方法は、入力された第１の画像信号から第２の画像信号を生成する画像信号生成ステップと、第２の画像信号から、着目画素に対応した複数の第１の画素信号を抽出する第１の抽出ステップと、第１の抽出ステップの処理により抽出された、複数の第１の画素信号を基に、着目画素近傍の画素の輝度の変化に関する情報を検出する検出ステップと、検出ステップの処理により検出された着目画素近傍の画素の輝度の変化に関する情報のパターンが、所定のパターンであるか否かを検出することにより、着目画素周辺で水平方向に輝度が弧状に変化しているか否かを検出し、着目画素が属するクラスを示すクラス情報を生成する生成ステップと、第２の画像信号から、複数の第２の画素信号を抽出する第２の抽出ステップと、第２の抽出ステップの処理により抽出された第２の画素信号、および、入力された第１の画像信号に基づいて、クラスに対応した係数を算出する算出ステップとを含むことを特徴とする。
【００２８】
本発明の第２の記録媒体に記録されているプログラムは、入力された第１の画像信号から第２の画像信号を生成する画像信号生成ステップと、第２の画像信号から、着目画素に対応した複数の第１の画素信号を抽出する第１の抽出ステップと、第１の抽出ステップの処理により抽出された、複数の第１の画素信号を基に、着目画素近傍の画素の輝度の変化に関する情報を検出する検出ステップと、検出ステップの処理により検出された着目画素近傍の画素の輝度の変化に関する情報のパターンが、所定のパターンであるか否かを検出することにより、着目画素周辺で水平方向に輝度が弧状に変化しているか否かを検出し、着目画素が属するクラスを示すクラス情報を生成する生成ステップと、第２の画像信号から、複数の第２の画素信号を抽出する第２の抽出ステップと、第２の抽出ステップの処理により抽出された第２の画素信号、および、入力された第１の画像信号に基づいて、クラスに対応した係数を算出する算出ステップとを含むことを特徴とする。
【００２９】
本発明の第２のプログラムは、入力された第１の画像信号から第２の画像信号を生成する画像信号生成ステップと、第２の画像信号から、着目画素に対応した複数の第１の画素信号を抽出する第１の抽出ステップと、第１の抽出ステップの処理により抽出された、複数の第１の画素信号を基に、着目画素近傍の画素の輝度の変化に関する情報を検出する検出ステップと、検出ステップの処理により検出された着目画素近傍の画素の輝度の変化に関する情報のパターンが、所定のパターンであるか否かを検出することにより、着目画素周辺で水平方向に輝度が弧状に変化しているか否かを検出し、着目画素が属するクラスを示すクラス情報を生成する生成ステップと、第２の画像信号から、複数の第２の画素信号を抽出する第２の抽出ステップと、第２の抽出ステップの処理により抽出された第２の画素信号、および、入力された第１の画像信号に基づいて、クラスに対応した係数を算出する算出ステップとを含むことを特徴とする。
【００３０】
本発明の画像処理装置および画像処理方法、並びに、第１のプログラムにおいては、第１の画像信号から、着目画素に対応した複数の第１の画素信号が抽出され、複数の第１の画素信号を基に、着目画素近傍の画素の輝度の変化に関する情報が検出され、着目画素近傍の画素の輝度の変化に関する情報のパターンが、所定のパターンであるか否かを検出することにより、着目画素周辺で水平方向に輝度が弧状に変化しているか否かが検出されて、着目画素が属するクラスを示すクラス情報が生成され、クラス毎に予め定められて記憶されている係数のうち、クラス情報に対応した係数が出力され、第１の画像信号から、複数の第２の画素信号が抽出され、第２の画素信号と係数との演算により、第１の画像信号である着目画素が、第２の画像信号に変換される。
【００３１】
本発明の係数算出装置および係数算出方法、並びに第２のプログラムにおいては、入力された第１の画像信号から第２の画像信号が生成され、第２の画像信号から、着目画素に対応した複数の第１の画素信号が抽出され、複数の第１の画素信号を基に、着目画素近傍の画素の輝度の変化に関する情報が検出され、着目画素近傍の画素の輝度の変化に関する情報のパターンが、所定のパターンであるか否かを検出することにより、着目画素周辺で水平方向に輝度が弧状に変化しているか否かが検出されて、着目画素が属するクラスを示すクラス情報が生成され、第２の画像信号から、複数の第２の画素信号が抽出され、第２の画素信号、および、第１の画像信号に基づいて、クラスに対応した係数が算出される。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００３３】
図３は、本発明を適用したテレビジョン受像機４１の構成を示すブロック図である。図３においては、図１、および、図２における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【００３４】
すなわち、図３の構成においては、図１のＹ／Ｃ分離部１４、およびクロマ復調部１５に代わって、ＶＩＦ処理部１３とマトリクス処理部１６の間に、Ａ／Ｄ（Analog／Digital）変換部５１、および、クラス分類適応処理部５２が備えられている。
【００３５】
Ａ／Ｄ変換部５１は、ＶＩＦ処理部１３より入力されるアナログ信号からなるNTSC方式のコンポジット映像信号を、デジタル信号に変換して、クラス分類適応処理部５２に出力する。クラス分類適応処理部５２は、Ａ／Ｄ変換部５１より入力された、デジタル信号に変換されているNTSC方式のコンポジット映像信号から、輝度信号Ｙ、並びに、色差信号Ｒ−Ｙ、および、色差信号Ｂ−Ｙ信号からなるコンポーネント信号を、クラス分類適応処理により生成する。コンポジット映像信号からコンポーネント信号を予測生成するための予測係数は、図１３を用いて後述する係数算出装置８１によって、コンポーネント信号を教師画像とし、そのコンポーネント信号をNTSC変調して作成したNTSCコンポジット映像信号を生徒画像とした学習により生成される。そして、クラス分類適応処理部５２において、その予測係数が用いられて、マッピング（予測演算処理）されることによりコンポーネント信号が生成される。
【００３６】
図４は、クラス分類適応処理部５２の更に詳細な構成を示すブロック図である。Ａ／Ｄ変換部５１より入力されたNTSC方式のコンポジット映像信号は、領域抽出部６１、および領域抽出部６５に供給される。領域抽出部６１は、入力されたデジタル信号に変換されているコンポジット映像信号から、クラス分類を行うために必要な着目画素に対応した画素位置の画素（クラスタップ）を抽出し、パターン検出部６２に出力する。
【００３７】
パターン検出部６２は、入力されたクラスタップに基づいて、コンポジット映像信号のパターンを検出する。具体的には、パターン検出部６２は、着目画素が水平方向に急峻な輝度変化を有するか否かを検出するために必要な、コンポジット映像信号の輝度の変化を示す複数の演算値のパターンを決定し、クラスコード決定部６３に出力する。
【００３８】
クラスコード決定部６３は、パターン検出部６２で検出されたパターン（複数の演算値）に基づいて、着目画素近辺において、水平方向に急峻な輝度変化が生じているか否かを示すクラスコードを決定し、係数メモリ６４、および、領域抽出部６５に出力する。係数メモリ６４は、予め学習により求められたクラス毎の予測係数を記憶しており、クラスコード決定部６３より入力されたクラスコードに対応する予測係数を読み出し、予測演算部６６に出力する。なお、係数メモリ６４に記憶されている予測係数を求めるための学習処理については、図１３、および図１４を参照して後述する。
【００３９】
領域抽出部６５は、クラスコード決定部６３より入力されたクラスコードに基づいて、Ａ／Ｄ変換部５１より入力されたコンポジット映像信号から、コンポーネント信号を予測生成するのに必要な着目画素に対応した画素位置の画素（予測タップ）を抽出し、予測演算部６６に出力する。予測演算部６６は、領域抽出部６５より入力された予測タップに対して、係数メモリ６４より入力された予測係数を乗算し、コンポーネント信号の１つである輝度信号Ｙを生成する。
【００４０】
より詳細には、係数メモリ６４は、クラスコード決定部６３より供給されるクラスコードに対応する予測係数を、予測演算部６６に出力する。予測演算部６６は、領域抽出部６５より供給されるNTSC方式のコンポジット映像信号から抽出された予測タップと、係数メモリ６４より供給された予測係数とを用いて、以下の式（１）に示す積和演算を実行することにより、コンポーネント信号を求める（予測推定する）。
【００４１】
ｙ＝ｗ1×ｘ1＋ｗ2×ｘ2＋・・・・＋ｗn×ｘn・・・（１）
【００４２】
ここで、ｙは、着目画素である。また、ｘ1，・・・・，ｘnが、各予測タップであり、ｗ1，・・・・，ｗnが、各予測係数である。
【００４３】
なお、図示は省略するが、コンポーネント信号のうち、色差信号Ｒ−Ｙ、および、色差信号Ｂ−Ｙを生成するための回路も、それぞれ同様に構成されている。色差信号Ｒ−Ｙ、または、色差信号Ｂ−Ｙを生成するための回路の構成は、図４に示した場合と同様であり、図４に示した場合においては、輝度信号Ｙを生成するための予測係数が、係数メモリ６４に記憶されているのに対して、色差信号Ｒ−Ｙまたは色差信号Ｂ−Ｙを生成する場合、色差信号Ｒ−Ｙまたは色差信号Ｂ−Ｙを生成するための予測係数が、係数メモリ６４に記憶され、それぞれのクラスコードの決定に用いられる。
【００４４】
次に、図５のフローチャートを参照して、図３で示したテレビジョン受像機４１がコンポジット映像信号をコンポーネント信号に変換し、表示部１７に表示させる表示処理について説明する。
【００４５】
ステップＳ１において、チューナ１２は、アンテナ１１を介して所定の周波数の信号を受信し、復調して、映像中間周波信号を生成し、ＶＩＦ処理部１３に出力する。
【００４６】
ステップＳ２において、ＶＩＦ処理部１３は、入力された映像中間周波信号を復調し、NTSC方式のコンポジット信号を生成して、Ａ／Ｄ変換部５１に出力する。
【００４７】
ステップＳ３において、Ａ／Ｄ変換部５１は、入力されたコンポジット信号を、アナログ信号からデジタル信号に変換して、クラス分類適応処理部５２に出力する。
【００４８】
ステップＳ４において、クラス分類適応処理部５２の領域抽出部６１は、クラスタップを抽出する。
【００４９】
クラスタップ抽出について、より詳細に説明する。図６は、NTSC信号を色副搬送波周波数fscの4倍のサンプリング周波数(4fsc)でサンプリングした場合のクロマ信号の位相を示す図である。NTSC方式のテレビジョン信号は、輝度信号Ｙにクロマ信号Ｃが平衡変調されて多重化されているため、コンポジット信号のサンプリング点によって、そのクロマ信号の位相が異なる。
【００５０】
NTSC方式のコンポジット信号は、輝度信号ＹにＩ信号、またはＱ信号が加算、もしくは、減算された信号で構成されており、これらによりＹ＋Ｉ、Ｙ＋Ｑ、Ｙ−Ｉ、および、Ｙ−Ｑの４位相の信号が形成され、これらの信号の位相角は、それぞれ９０度ずつ異なる。着目画素が、輝度信号Ｙに対して、Ｉ信号が加算された信号（Ｙ＋Ｉ）である場合、Ｙ＋Ｉ、Ｙ＋Ｑ、Ｙ−Ｉ、および、Ｙ−Ｑの４位相の信号は、着目画素に対して、それぞれ、位相角０度、９０度、１８０度、および、２７０度の関係を有する。
【００５１】
図６において、図中、各フィールドのバツ印（フィールドの中央に位置する画素）は、着目画素の位置を示している。また、図中、白丸を基準として、位相角が０度の信号であるとした場合、黒四角は、対応する位置の画素が、基準となる白丸の画素に対して位相角が９０度の信号であることを、黒丸は、対応する位置の画素が、基準となる白丸の画素に対して位相角が１８０度の信号であることを、そして、白四角は、対応する位置の画素が、基準となる白丸の画素に対して位相角が２７０度の信号であることを、それぞれ示している。領域抽出部６１には、図６に示されるようなコンポジット映像信号が入力される。
【００５２】
なお、各画素の位相角の表示方法は、以下においても同様とする。
【００５３】
図７を用いて、クラスタップとして抽出される画素について説明する。図７においては、図中、水平方向のラインを水平走査方向としており、図中最上段に、着目画素より２ライン前（上）のラインであるラインａ（−２＿Ｌｉｎｅ）が示され、以下、着目画素より１ライン前（上）のラインであるラインｂ（−１＿Ｌｉｎｅ）、着目画素を含むラインであるラインｃ（０＿Ｌｉｎｅ）、着目画素より１ライン後（下）のラインであるラインｄ（＋１＿Ｌｉｎｅ）、および、着目画素より２ライン後（下）のラインであるラインｅ（＋２＿Ｌｉｎｅ）が、それぞれ示されている。以下、それぞれの画素を、ラインとライン上の位置を示す数字などによって、ａＸ，ｂＸ，ｃＸ，ｄＸ、または、ｅＸ（Ｘ＝０，１，・・・，９，Ａ）と示すものとする。
【００５４】
領域抽出部６１は、図７に示されるように、クラスタップとして、着目画素ｃ５（図中、ｃ（０＿ｌｉｎｅ）の水平ライン中の左から５番目に位置する、バツ印により示される画素）の周辺の画素を抽出する。領域抽出部６１は、図中、範囲Ｅ−１に示される、画素ａ２乃至ａ７、図中、範囲Ｅ−２に示される、画素ｃ１乃至ｃ９、および、図中、範囲Ｅ−３で示される画素ｅ２乃至ｅ７を、クラスタップとして抽出し、パターン検出部６２に出力する。
【００５５】
ステップＳ５において、パターン検出部６２およびクラスコード決定部６３は、図１１を用いて後述するクラスコード決定処理を実行して、クラスコードを決定する。これらの処理において、着目画素付近に、水平方向に急峻な輝度の変化があると判定された場合、クラスコード決定部６３からクラスコード０が出力され、水平方向に急峻な輝度の変化がないと判定された場合、クラスコード決定部６３からクラスコード１が出力される。
【００５６】
ステップＳ６において、係数メモリ６４は、ステップＳ５において実行されたクラスコード決定処理によって決定されたクラスコードの値に基づいて、予測係数（図１３を用いて後述する係数算出装置８１において、図１４を用いて後述する処理により予め決定される）のうち、供給されたクラスコードに対応する予測係数を読み出し、予測演算部６６に出力する。
【００５７】
ステップＳ７において、領域抽出部６５は、入力されたコンポジット信号より予測タップを抽出し、予測演算部６６に出力する。
【００５８】
すなわち、領域抽出部６５は、図８に示されるように、図中、範囲Ａで示される、着目画素を中央とする同一ラインの７タップと、その前後１ラインのそれぞれ７タップからなる、合計２１タップと、必要に応じて、オフセットタップとを、予測タップとして抽出する。オフセットタップは、予め定められた定数（例えば、−７８）であり、コンポジット信号からコンポーネント信号に変換する場合に、両信号間に生じるＤＣ的なずれを修正するために用いられるものである。
【００５９】
ステップＳ８において、予測演算部６６は、ステップＳ６において、係数メモリ６４から出力された予測係数と、ステップＳ７において、領域抽出部６５より入力された予測タップとを用いて、例えば、上述した式（１）の演算によりコンポーネント信号を生成して、マトリクス処理部１６に出力する。
【００６０】
ステップＳ９において、マトリクス処理部１６は、入力されたコンポーネント信号をＲＧＢ信号に変換して、表示部１７に出力する。
【００６１】
ステップＳ１０において、全ての画素について処理が施されたか否かが判定される。ステップＳ１０において、全ての画素について処理が施されていないと判定された場合、処理は、ステップＳ４に戻り、それ以降の処理が繰り返される。すなわち、全ての画素の信号に処理が施されるまで、ステップＳ４乃至Ｓ１０の処理が繰り返される。ステップＳ１０において、全ての画素について処理が施されたと判定された場合、処理は終了される。
【００６２】
図５を用いて説明した処理により、水平方向の急峻な輝度の変化に対応して予測タップを抽出し、予測演算を行うことができるので、クロスカラーの発生を抑制することができる。
【００６３】
なお、クラスタップ、および、予測タップの選択は、図７、および図８で示した例に限るものではなく、水平方向の急峻な輝度の変化が検出できるクラスタップと、そのクラスタップから生成されるクラスコードにより示される輝度の変化に対応した予測タップであれば、その他のものであっても良い。
【００６４】
図５のステップＳ５において実行されるクラスコード決定処理においては、水平方向に急峻な輝度の変化がある箇所を検出し、その検出結果をクラスに反映させるための処理が実行される。具体的には、着目画素近傍の所定の位置の画素（以下、仮着目画素と称する）を含む、水平に並んだ所定の数の画素と、図９Ａ乃至図９Ｄに示される４つの基本波形との相関に基づいて、水平方向に急峻な輝度の変化がある箇所が検出される。
【００６５】
図９Ａに示されるように、仮着目画素より水平方向に２つ左の画素および１つ左の画素が、仮着目画素および仮着目画素より水平方向に１つ右の画素よりその輝度値が低い場合、後述する処理により、この仮着目画素とその近傍の画素は基本波形Ａと相関があることを示す値０が得られるものとする。また、図９Ｂに示されるように、仮着目画素より水平方向に２つ左の画素および１つ左の画素が、仮着目画素および仮着目画素より水平方向に１つ右の画素よりその輝度値が高い場合、後述する処理により、この仮着目画素とその近傍の画素は基本波形Ｂと相関があることを示す値１が得られるものとする。
【００６６】
そして、図９Ｃに示されるように、仮着目画素より水平方向に２つ左の画素および水平方向に１つ右の画素が、仮着目画素より１つ左の画素および仮着目画素よりも、その輝度値が高い場合、後述する処理により、この仮着目画素とその近傍の画素は基本波形Ｃと相関があることを示す値２が得られるものとする。また、図９Ｄに示されるように、仮着目画素より水平方向に２つ左の画素および水平方向に１つ右の画素が、仮着目画素より１つ左の画素および仮着目画素よりも、その輝度値が低い場合、後述する処理により、この仮着目画素とその近傍の画素は基本波形Ｄと相関があることを示す値３が得られるものとする。
【００６７】
クロマ信号は、色副搬送波周波数fscで変調されているため、色を有して輝度の変化が少ない箇所において、基本波形Ａ乃至Ｄとの相関によって決定される値０乃至３のパターンは、図１０Ａに示されるように、周期的に繰り返されるパターンとなる。
【００６８】
一方、水平方向に急峻な輝度変化がある箇所において、基本波形Ａ乃至Ｄとの相関によって決定される値０乃至３のパターンは、図１０Ｂに示されるように、少なくとも１つの値０、１つの値３、そして、少なくとも１つの値１が連続するパターン（すなわち、上弦の弧を描く波形）が、垂直方向に同位置で連続しているか、あるいは、図示はしていないが、少なくとも１つの値１、１つの値２、そして、少なくとも１つの値０が連続するパターン（すなわち、下弦の弧を描く波形）が、垂直方向に同位置で連続しているような、特徴的なパターンとなる。
【００６９】
従って、着目画素近傍の仮着目画素において、図９を用いて説明した基本波形Ａ乃至Ｄとの相関を求め、図１０Ｂに示したような、水平方向に急峻な輝度変化がある場合に特徴的に発生するパターンを検出し、その検出結果をクラスに反映させることで、水平方向に急峻な輝度変化がある場合でも、信号変換によってクロスカラーを発生しないようにすることができる。
【００７０】
図１１のフローチャートを参照して、上述した図１０Ｂに示されるパターンを検出することにより、水平方向の急峻な輝度変化を検出する、図５のステップＳ５において実行されるクラスコード決定処理について説明する。
【００７１】
ステップＳ３１において、パターン検出部６２は、クラスタップから仮着目画素およびその周辺の画素を抽出する。
【００７２】
仮着目画素は、図１２に示される、範囲Ｅ−１に含まれる、画素ａ４，ａ５，ａ６からなる範囲Ｆ−１と、範囲Ｅ−２に含まれる、画素ｃ２，ｃ３，・・・，ｃ７，ｃ８からなる範囲Ｆ−２と、範囲Ｅ−３に含まれる、画素ｅ４，ｅ５，ｅ６からなる範囲Ｆ−３の画素である。パターン検出部６２は、仮着目画素１つに対して、仮着目画素以外に、仮着目画素の２つ左の画素、１つ左の画素、および１つ右の画素の、合計４つを抽出し、この４つの画素を基に以下の演算を行う。
【００７３】
ステップＳ３２において、パターン検出部６２は、仮着目画素において基本波形との相関を求めるための演算値を算出する。
【００７４】
例えば、仮着目画素ａ４において、次の式（２）および式（３）により、基本波形との相関を求めるための演算値Ｇａ４０および演算値Ｇａ４１が算出される。
【００７５】
Ｇａ４０＝ａ４＋ａ５−ａ２−ａ３・・・（２）
Ｇａ４１＝ａ２＋ａ５−ａ３−ａ４・・・（３）
【００７６】
同様にして、他の仮着目画素においても、式（４）乃至式（２７）により、基本波形との相関を求めるための演算値が求められる。
【００７７】
Ｇａ５０＝ａ５＋ａ６−ａ３−ａ４・・・（４）
Ｇａ５１＝ａ３＋ａ６−ａ４−ａ５・・・（５）
Ｇａ６０＝ａ６＋ａ７−ａ４−ａ５・・・（６）
Ｇａ６１＝ａ４＋ａ７−ａ５−ａ６・・・（７）
Ｇｅ４０＝ｅ４＋ｅ５−ｅ２−ｅ３・・・（８）
Ｇｅ４１＝ｅ２＋ｅ５−ｅ３−ｅ４・・・（９）
Ｇｅ５０＝ｅ５＋ｅ６−ｅ３−ｅ４・・・（１０）
Ｇｅ５１＝ｅ３＋ｅ６−ｅ４−ｅ５・・・（１１）
Ｇｅ６０＝ｅ６＋ｅ７−ｅ４−ｅ５・・・（１２）
Ｇｅ６１＝ｅ４＋ｅ７−ｅ５−ｅ６・・・（１３）
Ｇｃ２０＝ｃ２＋ｃ３−ｃ０−ｃ１・・・（１４）
Ｇｃ２１＝ｃ０＋ｃ３−ｃ１−ｃ２・・・（１５）
Ｇｃ３０＝ｃ３＋ｃ４−ｃ１−ｃ２・・・（１６）
Ｇｃ３１＝ｃ１＋ｃ４−ｃ２−ｃ３・・・（１７）
Ｇｃ４０＝ｃ４＋ｃ５−ｃ２−ｃ３・・・（１８）
Ｇｃ４１＝ｃ２＋ｃ５−ｃ３−ｃ４・・・（１９）
Ｇｃ５０＝ｃ５＋ｃ６−ｃ３−ｃ４・・・（２０）
Ｇｃ５１＝ｃ３＋ｃ６−ｃ４−ｃ５・・・（２１）
Ｇｃ６０＝ｃ６＋ｃ７−ｃ４−ｃ５・・・（２２）
Ｇｃ６１＝ｃ４＋ｃ７−ｃ５−ｃ６・・・（２３）
Ｇｃ７０＝ｃ７＋ｃ８−ｃ５−ｃ６・・・（２４）
Ｇｃ７１＝ｃ５＋ｃ８−ｃ６−ｃ７・・・（２５）
Ｇｃ８０＝ｃ８＋ｃ９−ｃ６−ｃ７・・・（２６）
Ｇｃ８１＝ｃ６＋ｃ９−ｃ７−ｃ８・・・（２７）
【００７８】
ステップＳ３３において、パターン検出部６２は、仮着目画素ごとに算出された２つの演算値と、それらに（−１）を乗じた値のうち、最も大きい値を求める。
【００７９】
例えば、仮着目画素ａ４において、式（２）および式（３）により算出された、基本波形との相関を求めるための演算値Ｇａ４０および演算値Ｇａ４１において、（Ｇａ４０，−Ｇａ４０，Ｇａ４１，−Ｇａ４１）の４つの値のうち、最も大きな値が求められる。そして、他の仮着目画素についても、同様の演算が行われる。
【００８０】
ステップＳ３４において、パターン検出部６２は、ステップＳ３３において求められた、４つの演算値のうちの最も大きな値を基に、仮着目画素付近の画素において対応する基本波形（いずれの基本波形と相関があるかを示す値）を検出する。
【００８１】
例えば、仮着目画素ａ４において、（Ｇａ４０，−Ｇａ４０，Ｇａ４１，−Ｇａ４１）の４つの値のうち、最も大きな値がＧａ４０である場合、仮着目画素より水平方向に２つ左の画素および１つ左の画素が、仮着目画素および仮着目画素より水平方向に１つ右の画素よりその輝度値が低いことがわかるので、仮着目画素ａ４において、最も相関がある基本波形は、図９Ａを用いて説明した基本波形Ａとなる。従って、仮着目画素ａ４が、いずれの基本波形と相関があるかを示す値Ｇａ４は、Ｇａ４＝０とされる。
【００８２】
また、仮着目画素ａ４において、（Ｇａ４０，−Ｇａ４０，Ｇａ４１，−Ｇａ４１）の４つの値のうち、最も大きな値が−Ｇａ４０である場合、仮着目画素より水平方向に２つ左の画素および１つ左の画素が、仮着目画素および仮着目画素より水平方向に１つ右の画素よりその輝度値が高いことがわかるので、仮着目画素ａ４において、最も相関がある基本波形は、図９Ｂを用いて説明した基本波形Ｂとなる。従って、仮着目画素ａ４が、いずれの基本波形と相関があるかを示す値Ｇａ４は、Ｇａ４＝１とされる。
【００８３】
そして、仮着目画素ａ４において、（Ｇａ４０，−Ｇａ４０，Ｇａ４１，−Ｇａ４１）の４つの値のうち、最も大きな値がＧａ４１である場合、仮着目画素より水平方向に２つ左の画素および仮着目画素より水平方向に１つ右の画素が、仮着目画素より１つ左の画素および仮着目画素よりその輝度値が高いことがわかるので、この仮着目画素の近傍は、図９Ｃを用いて説明した基本波形Ｃと相関があるとして、Ｇａ４＝２が得られる。
【００８４】
また、仮着目画素ａ４において、（Ｇａ４０，−Ｇａ４０，Ｇａ４１，−Ｇａ４１）の４つの値のうち、最も大きな値が−Ｇａ４１である場合、仮着目画素より水平方向に２つ左の画素および仮着目画素より水平方向に１つ右の画素が、仮着目画素より１つ左の画素および仮着目画素よりその輝度値が低いことがわかるので、この仮着目画素の近傍は、図９Ｄを用いて説明した基本波形Ｄと相関があるとして、Ｇａ４＝３が得られる。
【００８５】
そして、他の仮着目画素についても同様にして、基本波形との相関を求めるための演算値と、それぞれの演算値に（−１）を乗じた値のうち、最も大きい値を求めることにより、その仮着目画素が、いずれの基本波形と相関があるかを示す値Ｇａ５，Ｇａ６，・・・，Ｇｅ５，Ｇｅ６が、値０、値１、値２、または値３のうちのいずれとなるかが検出される。
【００８６】
ステップＳ３５において、パターン検出部６２は、全ての仮着目画素について処理が終了されたか否かを判断する。ステップＳ３５において、全ての仮着目画素についての処理が終了されていないと判断された場合、処理は、ステップＳ３１に戻り、それ以降の処理が繰り返される。
【００８７】
ステップＳ３５において、全ての仮着目画素についての処理が終了されたと判断された場合、ステップＳ３６において、パターン検出部６２は、着目画素に対応する周辺画素と基本波形との相関を示すパターン（値０，１，２，３）を、クラスコード決定部６３に出力する。
【００８８】
すなわち、パターン検出部６２は、ステップＳ３４において得られた、それぞれの仮着目画素がいずれの基本波形と相関があるかを示す値を、クラスコード決定部６３に出力する。
【００８９】
ステップＳ３７において、クラスコード決定部６３は、ステップＳ３６において入力された基本波形との相関を示すパターンから、クラスコードを算出し、処理は、図５のステップＳ６に戻る。
【００９０】
すなわち、次に示す式（２８）および式（２９）がそれぞれ満たされ、かつ、式（３０−１）乃至式（３０−１６）のいずれかが満たされている場合、着目画素は、水平方向に輝度が急峻に変化している箇所であるので、クラスコードは、クラスコード０とされる。一方、式（２８）または式（２９）が満たされていないか、もしくは、式（３０−１）乃至式（３０−１６）の全てが満たされていない場合、着目画素は、水平方向に輝度が急峻に変化している箇所ではないので、クラスコードは、クラスコード１とされる。得られたクラスコードの値は、係数メモリ６４および領域抽出部６５に出力され、処理は、図５のステップＳ６に戻る。
【００９１】
Ｇａ４≠Ｇｃ４もしくはＧａ５≠Ｇｃ５もしくはＧａ６≠Ｇｃ６・・・（２８）
Ｇｅ４≠Ｇｃ４もしくはＧｅ５≠Ｇｃ５もしくはＧｅ６≠Ｇｃ６・・・（２９）
【００９２】
Ｇｃ２＝０かつＧｃ３＝０かつＧｃ４＝３かつＧｃ５＝１・・・（３０−１）
Ｇｃ３＝０かつＧｃ４＝０かつＧｃ５＝３かつＧｃ６＝１・・・（３０−２）
Ｇｃ４＝０かつＧｃ５＝０かつＧｃ６＝３かつＧｃ７＝１・・・（３０−３）
Ｇｃ５＝０かつＧｃ６＝０かつＧｃ７＝３かつＧｃ８＝１・・・（３０−４）
Ｇｃ２＝０かつＧｃ３＝３かつＧｃ４＝１かつＧｃ５＝１・・・（３０−５）
Ｇｃ３＝０かつＧｃ４＝３かつＧｃ５＝１かつＧｃ６＝１・・・（３０−６）
Ｇｃ４＝０かつＧｃ５＝３かつＧｃ６＝１かつＧｃ７＝１・・・（３０−７）
Ｇｃ５＝０かつＧｃ６＝３かつＧｃ７＝１かつＧｃ８＝１・・・（３０−８）
Ｇｃ２＝１かつＧｃ３＝１かつＧｃ４＝２かつＧｃ５＝０・・・（３０−９）
Ｇｃ３＝１かつＧｃ４＝１かつＧｃ５＝２かつＧｃ６＝０・・・（３０−１０）
Ｇｃ４＝１かつＧｃ５＝１かつＧｃ６＝２かつＧｃ７＝０・・・（３０−１１）
Ｇｃ５＝１かつＧｃ６＝１かつＧｃ７＝２かつＧｃ８＝０・・・（３０−１２）
Ｇｃ２＝１かつＧｃ３＝２かつＧｃ４＝０かつＧｃ５＝０・・・（３０−１３）
Ｇｃ３＝１かつＧｃ４＝２かつＧｃ５＝０かつＧｃ６＝０・・・（３０−１４）
Ｇｃ４＝１かつＧｃ５＝２かつＧｃ６＝０かつＧｃ７＝０・・・（３０−１５）
Ｇｃ５＝１かつＧｃ６＝２かつＧｃ７＝０かつＧｃ８＝０・・・（３０−１６）
【００９３】
なお、上述した式（３０−１）乃至式（３０−４）のうちのいずれかが満たされているとき、着目画素付近で得られる基本波形のうちのいずれの波形と相関があるかを示す値のパターンは、（００３１）（上弦の弧を描くパターン）であり、式（３０−５）乃至式（３０−８）のうちのいずれかが満たされているとき、着目画素付近で得られる基本波形のうちのいずれの波形と相関があるかを示す値のパターンは、（０３１１）（上弦の弧を描くパターン）であり、式（３０−９）乃至式（３０−１２）のうちのいずれかが満たされているとき、着目画素付近で得られる基本波形のうちのいずれの波形と相関があるかを示す値のパターンは、（１１２０）（下弦の弧を描くパターン）であり、式（３０−１３）乃至式（３０−１６）のうちのいずれかが満たされているとき、着目画素付近で得られる基本波形のうちのいずれの波形と相関があるかを示す値のパターンは、（１２００）（下弦の弧を描くパターン）である。
【００９４】
図１１を用いて説明した処理により、パターン検出部６２において、着目画素近傍の仮着目画素において、図９を用いて説明した基本波形Ａ乃至Ｄとの相関が求められ、図１０Ｂに示したような、水平方向に急峻な輝度変化がある場合に特徴的に発生するパターンが検出され、クラスコード決定部６３において、その検出結果を基に、水平方向に急峻な輝度変化があるか否かを示すクラスコードが決定される。
【００９５】
また、ここでは、図１２を用いて説明した仮着目画素１３点における基本波形との相関により、水平方向の急峻な輝度の変化を検出するものとして説明したが、仮着目画素の選択は、この限りではなく、より多くの画素を仮着目画素としても、また、より広い範囲において仮着目画素を選択するようにしても良い。
【００９６】
更に、以上説明した処理によって検出されたクラス分類結果を、既存のクラス分類方法によるクラス分類結果とともに複合的に用いて、クラス分類を行うようにしてもよい。これにより、更に画質劣化のない画像の変換を行うことができる。
【００９７】
次に、図１３を参照して、係数メモリ６４に記憶されている予測係数を決定するための係数算出装置８１について説明する。
【００９８】
NTSCエンコーダ９１は、教師画像としての輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ、および、色差信号Ｂ−Ｙからなるコンポーネント信号の入力を受け、入力されたコンポーネント信号から生徒画像としてのNTSC方式のコンポジット映像信号を生成し、領域抽出部９２、および、領域抽出部９５に出力する。
【００９９】
領域抽出部９２は、入力されたコンポジット映像信号から、クラス分類を行うために必要な画素（クラスタップ）を抽出し、パターン検出部９３に出力する。パターン検出部９３は、入力されたクラスタップのパターンを検出し、検出結果をクラスコード決定部９４に出力する。クラスコード決定部９４は、入力されたパターンに対応するクラスコードを決定し、そのクラスコードを領域抽出部９５、および、正規方程式生成部９６に出力する。
【０１００】
領域抽出部９５は、クラスコード決定部９４より入力されたクラスコードに基づいて、NTSCエンコーダ９１より入力されたコンポジット映像信号から予測タップを抽出し、正規方程式生成部９６に出力する。
【０１０１】
以上説明した領域抽出部９２、パターン検出部９３、クラスコード決定部９４、および領域抽出部９５は、図４のクラス分類適応処理部５２の領域抽出部６１、パターン検出部６２、クラスコード決定部６３、および、領域抽出部６５と、基本的に同様の構成と機能を有するものである。
【０１０２】
正規方程式生成部９６は、クラスコード決定部９４より入力された全てのクラスに対して、クラス毎に、領域抽出部９５より入力される生徒画像の予測タップと、教師画像としてのコンポーネント信号の輝度信号Ｙとから正規方程式を生成し、係数決定部９７に出力する。係数決定部９７は、必要な数の正規方程式が正規方程式生成部９６より供給されてきたとき、例えば最小自乗法を用いて正規方程式を解き、上述した予測係数（ｗ1，・・・・，ｗn）を演算すると共に、演算により求めた予測係数をメモリ９８に供給し、記憶させる。
【０１０３】
ここで、正規方程式について説明する。上述した式（１）において、学習前は予測係数ｗ1，・・・・，ｗnが未定係数である。学習は、クラス毎に複数の教師画像を入力することによって行う。教師画像の種類数をｍと表記する場合、式（１）から、以下の式（３１）が設定される。
【０１０４】
ｙk＝ｗ1×ｘk1＋ｗ2×ｘk2＋・・・・＋ｗn×ｘkn・・・（３１）
【０１０５】
ここで、ｋは、ｋ＝１，２，・・・・，ｍである。ｍ＞ｎの場合、予測係数ｗ1，・・・・，ｗnは一意に決まらない。そこで、誤差ベクトルｅの要素ｅkを以下の式（３２）で定義して、式（３３）によって定義される誤差ベクトルｅが最小となるように予測係数が定められるようにする。すなわち、いわゆる最小自乗法によって予測係数が一意に決定される。
【０１０６】
ｅk＝ｙk−｛ｗ1×ｘk1＋ｗ2×ｘk2＋・・・・＋ｗn×ｘkn｝・・・（３２）
【０１０７】
【数１】

【０１０８】
式（３３）のｅ＾2（ｅの2乗）を最小とする各予測係数ｗｉは、式（３３）のｅ＾2を予測係数ｗi（i=1,2・・・・）で偏微分して式（３４）に変形し、ｉの各値について偏微分値が０となるものとして計算される。
【０１０９】
【数２】

【０１１０】
式（３４）から各予測係数ｗｉを定める具体的な手順について説明する。式（３５）、および、式（３６）のように、Ｘji、および、Ｙｉを定義するとき、式（３４）は、式（３７）の行列式の形に変形される。
【０１１１】
【数３】

【０１１２】
【数４】

【０１１３】
【数５】

【０１１４】
この式（３７）が、一般に正規方程式と呼ばれるものである。ここで、Ｘji（ｊ，ｉ＝１，２・・・・ｎ），およびＹｉ （ｉ＝１，２・・・・ｎ）は、教師画像、および、生徒画像に基づいて計算される。すなわち、正規方程式生成部９６は、ＸjiおよびＹｉの値を算出して正規方程式である式（３７）を決定する。更に、係数決定部９７は、式（３７）を解いて、各予測係数ｗｉを決定する。
【０１１５】
次に、図１４のフローチャートを参照して、図１３の係数算出装置８１が実行する係数算出処理について説明する。
【０１１６】
ステップＳ１１１において、教師画像としてのコンポーネント信号がNTSCエンコーダ９１、および、正規方程式生成部９６に入力される。
【０１１７】
ステップＳ１１２において、NTSCエンコーダ９１は、入力されたコンポーネント信号よりNTSC方式のコンポジット信号からなる生徒画像を生成して、領域抽出部９２、および、領域抽出部９５に出力する。
【０１１８】
ステップＳ１１３において、領域抽出部９２は、図５のフローチャートのステップＳ４の処理と同様にして、クラスタップを抽出して、パターン検出部９３に出力する。
【０１１９】
ステップＳ１１４において、パターン検出部９３、および、クラスコード決定部９４において、図１１を用いて説明したクラスコード決定処理と同様の処理が実行され、決定されたクラスコードが、領域抽出部９５、および、正規方程式生成部９６に出力される。
【０１２０】
ステップＳ１１５において、領域抽出部９５は、クラスコード決定部９４より入力されたクラスコードに基づいて、生徒画像の予測タップ（図８）を抽出して正規方程式生成部９６に出力する。
【０１２１】
ステップＳ１１６において、正規方程式生成部９６は、クラスコード決定部９４より入力されたクラスコード、領域抽出部９５より入力された予測タップ、および、教師画像として入力されたコンポーネント信号から、上述した式（３７）の正規方程式を生成し、クラスコード決定部９４より入力されたクラスコードとともに係数決定部９７に出力する。
【０１２２】
ステップＳ１１７において、全ての画素について処理が施されたか否かが判定される。ステップＳ１１７において、全ての画素について処理が施されていないと判定された場合、処理は、ステップＳ１１３に戻り、それ以降の処理が繰り返される。すなわち、全ての画素の処理が終了されるまで、ステップＳ１１３乃至Ｓ１１７の処理が繰り返される。
【０１２３】
ステップＳ１１７において、全ての画素について処理が施されたと判定された場合、ステップＳ１１８において、係数決定部９７は、上述の式（３７）の正規方程式を解いて、予測係数を決定し、クラスコードに対応付けて、メモリ９８に記憶させ、処理は、終了される。
【０１２４】
以上の処理により、着目画素周辺において、水平方向に急峻な輝度の変化があるか否かの検出より適正な予測係数が演算されるので、コンポジット信号からコンポーネント信号への変換処理により生じるクロスカラーの発生を抑制することができる予測係数を求めることができる。また、図１３および図１４においては、輝度信号Ｙを求める予測係数を設定する例について説明したが、色差信号Ｒ−Ｙ、および、色差信号Ｂ−Ｙについての予測係数についても、同様にして求めることができる。
【０１２５】
以上の例においては、コンポジット映像信号から輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ、および、色差信号Ｂ−Ｙといったコンポーネント映像信号を生成するようにしたが、例えば、図１５に示されるテレビジョン受像機１０１のように、図３のクラス分類適応処理部５２とマトリクス処理部１６に代わって、クラス分類適応処理部１１１を備えるようにしても良い。クラス分類適応処理部１１１は、図３のクラス分類適応処理部５２とマトリクス処理部１６が実行する処理を実行可能なように構成され、ＶＩＦ処理部１３が出力するコンポジット映像信号から、原色ＲＧＢ信号を生成する。
【０１２６】
クラス分類適応処理部１１１の構成は、図４を用いて説明したクラス分類適応処理部５２と基本的に同様である。しかしながら、係数メモリ６４に記憶される予測係数は、原色ＲＧＢ信号に対応したものとなる。すなわち、予測係数を決定するために係数算出装置８１で実行される学習処理における生徒画像は、図４のクラス分類適応処理部５２の係数メモリ６４に記憶される予測係数を生成する場合と同様にコンポジット信号であるが、それに対して、教師画像は、図４のクラス分類適応処理部５２の係数メモリ６４に記憶される予測係数を生成する場合と異なり、原色ＲＧＢ信号となるので、決定される予測係数も、原色ＲＧＢ信号に対応したものとなる。
【０１２７】
以上説明した処理において、クラス分類、および予測係数の算出は、いずれも、４つのクロマ信号の位相ごとに行われる。
【０１２８】
以上説明した処理においては、NTSC方式のコンポジット信号をコンポーネント信号に変換する場合について説明したが、本発明は、例えば、PAL方式など、NTSC方式以外のコンポジット信号に対しても同様に適用することが可能である。
【０１２９】
上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるが、ソフトウェアにより実行させることもできる。一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行させることが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに記録媒体からインストールされる。
【０１３０】
図１６は、テレビジョン受像機４１、テレビジョン受像機１０１、または、係数算出装置８１が実行する処理を、それぞれソフトウェアにより実現することができるパーソナルコンピュータ１９１の構成を示すブロック図である。
【０１３１】
パーソナルコンピュータのＣＰＵ２０１は、パーソナルコンピュータの動作の全体を制御する。ＣＰＵ２０１は、バス２０４および入出力インタフェース２０５を介して、キーボードやマウスなどからなる入力部２０６から、ユーザの操作により指令が入力されると、それに対応して、ＲＯＭ（Read Only Memory)２０２に格納されているプログラムを、ＲＡＭ（Random Access Memory)２０３にロードして実行する。あるいはまた、ＣＰＵ２０１は、ドライブ２１０に接続された磁気ディスク２１１、光ディスク２１２、光磁気ディスク２１３、または半導体メモリ２１４から読み出され、記憶部２０８にインストールされたプログラムを、ＲＡＭ２０３にロードして実行する。更に、ＣＰＵ２０１は、通信部２０９を制御して、外部と通信し、データの授受を実行する。
【０１３２】
プログラムが記録されている記録媒体は、図１６に示すように、コンピュータとは別に、ユーザにプログラムを提供するために配布される、プログラムが記録されている磁気ディスク２１１（フレキシブルディスクを含む）、光ディスク２１２（CD-ROM（Compact Disc-Read Only Memory)，DVD（Digital Versatile Disc）を含む）、光磁気ディスク２１３（MD（Mini-Disc）（商標）を含む）、もしくは半導体メモリ２１４などよりなるパッケージメディアにより構成されるだけでなく、コンピュータに予め組み込まれた状態でユーザに提供される、プログラムが記録されているＲＯＭ２０２や、記憶部２０８に含まれるハードディスクなどで構成される。
【０１３３】
また、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【０１３４】
【発明の効果】
このように、本発明によれば、コンポジット映像信号を、コンポーネント信号に変換することができる。特に、水平方向の輝度の弧状の変化を検出して、クラス分類を行うことにより、クロスカラーを抑制することができる。
【０１３５】
また、他の本発明によれば、コンポジット映像信号を、コンポーネント信号に変換する場合に用いられる予測係数を算出することができる。特に、水平方向の輝度の弧状の変化を検出して、クラス分類を行うことにより、クロスカラーを抑制することができる予測係数を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のテレビジョン受像機の構成を示すブロック図である。
【図２】従来のテレビジョン受像機の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明を適用したテレビジョン受像機の構成を示すブロック図である。
【図４】図３のクラス分類適応処理部の更に詳細な構成を示すブロック図である。
【図５】図３のテレビジョン受像機の表示処理を説明するフローチャートである。
【図６】 NTSC信号の位相を説明する図である。
【図７】クラスタップについて説明する図である。
【図８】予測タップについて説明する図である。
【図９】基本波形について説明する図である。
【図１０】水平方向に輝度が急峻に変化している場合のパターンを説明する図である。
【図１１】クラスコード決定処理について説明するフローチャートである。
【図１２】仮着目画素について説明する図である。
【図１３】係数算出装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】係数算出処理について説明するためのフローチャートである。
【図１５】本発明を適応したテレビジョン受像機の他の構成例を示すブロック図である。
【図１６】パーソナルコンピュータの構成について説明する図である。
【符号の説明】
４１ テレビジョン受像機， ５２ クラス分類適応処理部， ６１ 領域抽出部， ６２ パターン検出部， ６３ クラスコード決定部， ６４ 係数メモリ， ６５ 領域抽出部， ６６ 予測演算部， ８１ 係数算出装置， ９１ NTSCエンコーダ， ９２ 領域抽出部， ９３ パターン検出部， ９４ クラスコード決定部， ９５ 領域抽出部， ９６ 正規方程式生成部， ９７係数決定部， ９８ メモリ， １０１ テレビジョン受像機， １１１ クラス分類適応処理部

Claims (15)

1. 入力された第１の画像信号を第２の画像信号に変換する画像処理装置において、
   前記第１の画像信号から、着目画素に対応した複数の第１の画素信号を抽出する第１の抽出手段と、
   前記第１の抽出手段により抽出された、複数の前記第１の画素信号を基に、前記着目画素近傍の画素の輝度の変化に関する情報を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された前記着目画素近傍の画素の輝度の変化に関する情報のパターンが、所定のパターンであるか否かを検出することにより、前記着目画素の周辺で水平方向に輝度が弧状に変化しているか否かを検出し、前記着目画素が属するクラスを示すクラス情報を生成する生成手段と、
   前記クラス毎に予め定められた係数を記憶し、前記生成手段により生成された前記クラス情報に対応した前記係数を出力する係数記憶手段と、
   前記第１の画像信号から、複数の第２の画素信号を抽出する第２の抽出手段と、
   前記第２の抽出手段により抽出された前記第２の画素信号と、前記係数記憶手段により出力された前記係数との演算により、前記第１の画像信号である前記着目画素を、前記第２の画像信号に変換する第１の信号変換手段と
   を備えることを特徴とする画像信号処理装置。
2. 前記検出手段は、前記着目画素近傍の複数の画素の画素値と、所定の複数の基本波形との相関を求めることにより、前記着目画素近傍の画素の輝度の変化に関する情報を検出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像信号処理装置。
3. 前記第１の画像信号は、コンポジット信号であり、第２の画像信号は、コンポーネント信号である
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像信号処理装置。
4. 前記第１の信号変換手段により変換された前記第２の画像信号を表示する表示手段
   を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の画像信号処理装置。
5. 画像信号を含むデータを取得する取得手段と、
   前記取得手段により取得された前記データのうちの少なくとも一部を、前記第１の抽出手段が処理可能な前記第１の画像信号に変換する第２の信号変換手段と
   を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の画像信号処理装置。
6. 入力された第１の画像信号を第２の画像信号に変換する画像処理装置の画像処理方法において、
   前記第１の画像信号から、着目画素に対応した複数の第１の画素信号を抽出する第１の抽出ステップと、
   前記第１の抽出ステップの処理により抽出された、複数の前記第１の画素信号を基に、前記着目画素近傍の画素の輝度の変化に関する情報を検出する検出ステップと、
   前記検出ステップの処理により検出された前記着目画素近傍の画素の輝度の変化に関する情報のパターンが、所定のパターンであるか否かを検出することにより、前記着目画素周辺で水平方向に輝度が弧状に変化しているか否かを検出し、前記着目画素が属するクラスを示すクラス情報を生成する生成ステップと、
   前記クラス毎に予め定められて記憶されている係数のうち、前記生成ステップの処理により生成された前記クラス情報に対応した前記係数の出力を制御する係数出力制御ステップと、
   前記第１の画像信号から、複数の第２の画素信号を抽出する第２の抽出ステップと、
   前記第２の抽出ステップの処理により抽出された前記第２の画素信号と、前記係数出力制御ステップの処理により出力が制御された前記係数との演算により、前記第１の画像信号である前記着目画素を、前記第２の画像信号に変換する信号変換ステップと
   を含むことを特徴とする画像処理方法。
7. 入力された第１の画像信号を第２の画像信号に変換する画像処理装置用のプログラムであって、
   前記第１の画像信号から、着目画素に対応した複数の第１の画素信号を抽出する第１の抽出ステップと、
   前記第１の抽出ステップの処理により抽出された、複数の前記第１の画素信号を基に、前記着目画素近傍の画素の輝度の変化に関する情報を検出する検出ステップと、
   前記検出ステップの処理により検出された前記着目画素近傍の画素の輝度の変化に関する情報のパターンが、所定のパターンであるか否かを検出することにより、前記着目画素周辺で水平方向に輝度が弧状に変化しているか否かを検出し、前記着目画素が属するクラスを示すクラス情報を生成する生成ステップと、
   前記クラス毎に予め定められて記憶されている係数のうち、前記生成ステップの処理により生成された前記クラス情報に対応した前記係数の出力を制御する係数出力制御ステップと、
   前記第１の画像信号から、複数の第２の画素信号を抽出する第２の抽出ステップと、
   前記第２の抽出ステップの処理により抽出された前記第２の画素信号と、前記係数出力制御ステップの処理により出力が制御された前記係数との演算により、前記第１の画像信号である前記着目画素を、前記第２の画像信号に変換する信号変換ステップと
   を含むことを特徴とするコンピュータが読み取り可能なプログラムが記録されている記録媒体。
8. 入力された第１の画像信号を第２の画像信号に変換する画像処理装置を制御するコンピュータが実行可能なプログラムであって、
   前記第１の画像信号から、着目画素に対応した複数の第１の画素信号を抽出する第１の抽出ステップと、
   前記第１の抽出ステップの処理により抽出された、複数の前記第１の画素信号を基に、前記着目画素近傍の画素の輝度の変化に関する情報を検出する検出ステップと、
   前記検出ステップの処理により検出された前記着目画素近傍の画素の輝度の変化に関する情報のパターンが、所定のパターンであるか否かを検出することにより、前記着目画素周辺で水平方向に輝度が弧状に変化しているか否かを検出し、前記着目画素が属するクラスを示すクラス情報を生成する生成ステップと、
   前記クラス毎に予め定められて記憶されている係数のうち、前記生成ステップの処理により生成された前記クラス情報に対応した前記係数の出力を制御する係数出力制御ステップと、
   前記第１の画像信号から、複数の第２の画素信号を抽出する第２の抽出ステップと、
   前記第２の抽出ステップの処理により抽出された前記第２の画素信号と、前記係数出力制御ステップの処理により出力が制御された前記係数との演算により、前記第１の画像信号である前記着目画素を、前記第２の画像信号に変換する信号変換ステップと
   を含むことを特徴とするプログラム。
9. 画像信号の変換に用いる係数を生成する係数算出装置において、
   入力された第１の画像信号から第２の画像信号を生成する画像信号生成手段と、
   前記第２の画像信号から着目画素に対応した複数の画素位置の複数の第１の画素信号を抽出する第１の抽出手段と、
   前記第１の抽出手段により抽出された、複数の前記第１の画素信号を基に、前記着目画素近傍の画素の輝度の変化に関する情報を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された前記着目画素近傍の画素の輝度の変化に関する情報のパターンが、所定のパターンであるか否かを検出することにより、前記着目画素周辺で水平方向に輝度が弧状に変化しているか否かを検出し、前記着目画素が属するクラスを示すクラス情報を生成する生成手段と、
   前記第２の画像信号から、複数の第２の画素信号を抽出する第２の抽出手段と、
   前記第２の抽出手段により抽出された前記第２の画素信号、および、入力された前記第１の画像信号に基づいて、前記クラスに対応した前記係数を算出する算出手段と
   を備えることを特徴とする係数算出装置。
10. 前記検出手段は、前記着目画素近傍の複数の画素の画素値と、所定の複数の基本波形との相関を求めることにより、前記着目画素近傍の画素の輝度の変化に関する情報を検出する
    ことを特徴とする請求項９に記載の係数算出装置。
11. 前記第１の画像信号はコンポーネント信号であり、前記第２の画像信号は、コンポジット信号である
    ことを特徴とする請求項９に記載の係数算出装置。
12. 前記算出手段により算出された前記係数を記憶する記憶手段
    を更に備えることを特徴とする請求項９に記載の係数算出装置。
13. 画像信号の変換に用いる係数を生成する係数算出装置の係数算出方法において、
    入力された第１の画像信号から第２の画像信号を生成する画像信号生成ステップと、
    前記第２の画像信号から、着目画素に対応した複数の第１の画素信号を抽出する第１の抽出ステップと、
    前記第１の抽出ステップの処理により抽出された、複数の前記第１の画素信号を基に、前記着目画素近傍の画素の輝度の変化に関する情報を検出する検出ステップと、
    前記検出ステップの処理により検出された前記着目画素近傍の画素の輝度の変化に関する情報のパターンが、所定のパターンであるか否かを検出することにより、前記着目画素周辺で水平方向に輝度が弧状に変化しているか否かを検出し、前記着目画素が属するクラスを示すクラス情報を生成する生成ステップと、
    前記第２の画像信号から、複数の第２の画素信号を抽出する第２の抽出ステップと、
    前記第２の抽出ステップの処理により抽出された前記第２の画素信号、および、入力された前記第１の画像信号に基づいて、前記クラスに対応した前記係数を算出する算出ステップと
    を含むことを特徴とする係数算出方法。
14. 画像信号の変換に用いる係数を生成する係数算出装置用のプログラムであって、
    入力された第１の画像信号から第２の画像信号を生成する画像信号生成ステップと、
    前記第２の画像信号から、着目画素に対応した複数の第１の画素信号を抽出する第１の抽出ステップと、
    前記第１の抽出ステップの処理により抽出された、複数の前記第１の画素信号を基に、前記着目画素近傍の画素の輝度の変化に関する情報を検出する検出ステップと、
    前記検出ステップの処理により検出された前記着目画素近傍の画素の輝度の変化に関する情報のパターンが、所定のパターンであるか否かを検出することにより、前記着目画素周辺で水平方向に輝度が弧状に変化しているか否かを検出し、前記着目画素が属するクラスを示すクラス情報を生成する生成ステップと、
    前記第２の画像信号から、複数の第２の画素信号を抽出する第２の抽出ステップと、
    前記第２の抽出ステップの処理により抽出された前記第２の画素信号、および、入力された前記第１の画像信号に基づいて、前記クラスに対応した前記係数を算出する算出ステップと
    を含むことを特徴とするコンピュータが読み取り可能なプログラムが記録されている記録媒体。
15. 画像信号の変換に用いる係数を生成する係数算出装置を制御するコンピュータが実行可能なプログラムであって、
    入力された第１の画像信号から第２の画像信号を生成する画像信号生成ステップと、
    前記第２の画像信号から、着目画素に対応した複数の第１の画素信号を抽出する第１の抽出ステップと、
    前記第１の抽出ステップの処理により抽出された、複数の前記第１の画素信号を基に、前記着目画素近傍の画素の輝度の変化に関する情報を検出する検出ステップと、
    前記検出ステップの処理により検出された前記着目画素近傍の画素の輝度の変化に関する情報のパターンが、所定のパターンであるか否かを検出することにより、前記着目画素周辺で水平方向に輝度が弧状に変化しているか否かを検出し、前記着目画素が属するクラスを示すクラス情報を生成する生成ステップと、
    前記第２の画像信号から、複数の第２の画素信号を抽出する第２の抽出ステップと、
    前記第２の抽出ステップの処理により抽出された前記第２の画素信号、および、入力された前記第１の画像信号に基づいて、前記クラスに対応した前記係数を算出する算出ステップと
    を含むことを特徴とするプログラム。

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