JP4339986B2 - 映像信号処理回路 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、飛び越し走査の映像信号を順次走査の映像信号に変換する映像信号処理回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
飛び越し走査（インタレース走査）の映像信号を順次走査（プログレッシブ走査）の映像信号に変換する走査線変換技術としては、動き適応走査線補間処理が用いられている。この動き適応走査線補間処理では、映像信号による画像の動きを検出し、静止画像の場合には前フィールドの映像信号を用いてフィールド間補間により補間走査線を生成し、動画像の場合には同一フィールド内の映像信号を用いてフィールド内補間により補間走査線を生成する。このような動き適応走査線補間処理を行うためには、回路規模の大きな動き検出回路が必要となる。
【０００３】
そこで、特開平９−２２４２２３号公報に、動き検出回路を用いることなくフィールド内補間およびフィールド間補間を切り替えて良好な映像を得ることができる映像信号処理回路が提案されている。
【０００４】
図７は従来の映像信号処理回路の一例を示すブロック図である。
図７の映像信号処理回路は、フィールドメモリ１１，１２、補間回路１３、中間値選択回路１４、倍速変換メモリ１６，１７および選択回路１８により構成される。
【０００５】
入力端子１０には飛び越し走査の映像信号が入力される。入力端子１０の映像信号は、フィールドメモリ１１および中間値選択回路１４に与えられる。フィールドメモリ１１は、映像信号を１フィールド期間遅延して出力する。フィールドメモリ１１から出力される映像信号は、フィールドメモリ１２、補間回路１３および倍速変換メモリ１６に与えられる。フィールドメモリ１２は、フィールドメモリ１１から与えられた映像信号を１フィールド期間遅延して出力する。
【０００６】
フィールドメモリ１１から出力される映像信号を第ｎフィールドの映像信号とすると、入力端子１０に入力される映像信号は第（ｎ＋１）フィールドの映像信号であり、フィールドメモリ１２から出力される映像信号は第（ｎ−１）フィールドの映像信号である。ここで、ｎは正の整数である。
【０００７】
補間回路１３は、フィールドメモリ１２から与えられる映像信号を用いて同一フィールド内の画素により補間信号を生成する。
【０００８】
中間値選択回路１４には、フィールドメモリ１２から出力される映像信号、補間回路１３により生成される補間信号および入力端子１０に入力される映像信号が与えられる。フィールドメモリ１２から出力される映像信号の画素値をＡとし、補間回路１３から出力される補間信号の画素値をＢとし、入力端子１０に入力される映像信号の画素値をＣとする。
【０００９】
中間値選択回路１４は、画素周期ごとに画素値Ａ、画素値Ｂおよび画素値Ｃを比較し、画素値Ａ、画素値Ｂおよび画素値Ｃのうち中間値を選択し、選択した画素値を倍速変換メモリ１６に出力する。それにより、倍速変換メモリ１６には、中間値選択回路１４から出力される画素値が順次記憶される。倍速変換メモリ１７には、入力端子１０に入力される映像信号の画素値が順次記憶される。
【００１０】
図８は中間値選択回路１４における中間値の判定条件を示す図である。図８に示すように、Ｃ≧Ａ＞ＢまたはＢ≧Ａ＞Ｃの場合に画素値Ａが選択される。また、Ａ＞Ｂ＞Ｃの場合またはＣ≧Ｂ≧Ａの場合に画素値Ｂが選択される。さらに、Ａ＞Ｃ≧ＢまたはＢ＞Ｃ≧Ａの場合に画素値Ｃが選択される。
【００１１】
図７の選択回路１８は、倍速変換メモリ１６に記憶される画素値および倍速変換メモリ１７に記憶される画素値を入力端子１０に入力される映像信号の画素周期の２分の１の周期で交互に出力端子２０に読み出す。それにより、出力端子２０に順次走査の映像信号が得られる。
【００１２】
このように、第(ｎ−１)フィールドの画素値Ａが中間値と判定された場合には、第(ｎ−１)フィールドの映像信号を用いたフィールド間補間により補間走査線が生成され、画素値Ｂが中間値と判定された場合には、第ｎフィールドの映像信号を用いたフィールド内補間により補間走査線が生成され、第(ｎ＋１)フィールドの画素値Ｃが中間値と判定された場合には、第(ｎ＋１)フィールドの映像信号を用いたフィールド間補間により補間走査線が生成される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の図７の映像信号処理回路においては、動き検出回路を用いることなくフィールド内補間およびフィールド間補間を切り替えて良好な映像を得ることができる。
【００１４】
また、同じく特開平９−２２４２２３号公報には、前フィールドまたは後フィールドの映像信号の垂直高域成分のみを用いてフィールド間補間を行う映像信号処理装置が開示されている。ここで、前フィールドまたは後フィールドの映像信号の垂直高域成分を用いてフィールド間補間を行う走査線補間処理の具体例を図８および図９を用いて説明する。
【００１５】
図９は前フィールドまたは後フィールドの映像信号の垂直高域成分のみを用いてフィールド間補間を行う走査線補間処理の具体例を示す模式図である。また、図１０は図９の走査線補間処理における中間値の判定条件を示す図である。
【００１６】
図９において、丸印は第（ｎ−１）フィールド、第ｎフィールドおよび第（ｎ＋１）フィールドの同一水平位置で垂直方向に並ぶ画素を表している。ＰＣ、ＰＢおよびＰＡは第（ｎ＋１）フィールドのそれぞれ第（ｍ−１）ライン、第ｍラインおよび第（ｍ＋１）ラインの画素値を示す。ＭＤ、ＭＣ、ＭＢおよびＭＡは第ｎフィールドのそれぞれ第（ｍ−１）ライン、第ｍライン、第（ｍ＋１）ラインおよび第（ｍ＋２）ラインの画素値を示す。ＳＣ、ＳＢおよびＳＡは第（ｎ＋１）フィールドのそれぞれ第（ｍ−１）ライン、第ｍラインおよび第（ｍ＋１）ラインの画素値を示す。ここで、ｍは正の整数である。丸印の中の数字は画素値の一例を示す。
【００１７】
ここでは、第ｎフィールドの第ｍラインと第（ｍ＋１）ラインとの間の補間走査線の画素を生成する場合について説明する。点線の丸印は補間処理により得られる補間走査線の補間画素を示し、ＩＮは補間画素の画素値（以下、補間画素値と呼ぶ）を示す。
【００１８】
本例では、第（ｎ−１）フィールドの画素値ＰＢ、第ｎフィールドの補間値Ｍおよび第（ｎ＋１）フィールドの画素値ＳＢを比較し、画素値ＰＢ、補間値Ｍおよび画素値ＳＢのうち中間値を判定し、判定結果に基づいて以下に示す補間値ａ，ｂ，ｃのいずれかを補間画素値ＩＮとして選択する。なお、Ｍ＝（ＭＢ＋ＭＣ）／２である。
【００１９】
補間値ａ，ｂ，ｃは次式のように求められる。
ａ＝｛２×ＰＢ−（ＰＡ＋ＰＣ）｝／４＋｛２１×（ＭＡ＋ＭＤ）＋１０７×（ＭＢ＋ＭＣ）｝／２５６
ｂ＝（ＭＢ＋ＭＣ）／２
ｃ＝｛２×ＳＢ−（ＳＡ＋ＳＣ）｝／４＋｛２１×（ＭＡ＋ＭＤ）＋１０７×（ＭＢ＋ＭＣ）｝／２５６
なお、図９において、丸印の右下に記載した数字は補間値ａ，ｂ，ｃを算出する際の重みを表す。
【００２０】
図１０に示すように、ＳＢ≧ＰＢ＞ＭまたはＭ≧ＰＢ＞ＳＢの場合には補間値ａを補間画素値ＩＮとして選択する。また、ＰＢ＞Ｍ＞ＳＢまたはＳＢ≧Ｍ≧ＰＢの場合には補間値ｂを補間画素値ＩＮとして選択する。さらに、ＰＢ＞ＳＢ≧ＭまたはＭ＞ＳＢ≧ＰＢの場合には補間値ｃを補間画素値ＩＮとして選択する。
【００２１】
このように、第（ｎ−１）フィールドの画素値ＰＢを中間値と判定した場合には補間値ａを補間画素値ＩＮとして選択し、第ｎフィールドの補間値Ｍを中間値と判定した場合には補間値ｂを補間画素値ＩＮとして選択し、第（ｎ＋１）フィールドの画素値ＳＢを中間値と判定した場合には補間値ｃを補間画素値ＩＮとして選択する。
【００２２】
図９に示すように、画素値ＰＡ，ＰＣ，ＭＡ，ＭＤ，ＳＡ，ＳＣを５０とし、画素値ＰＢ，ＭＢ，ＭＣ，ＳＢを１００とする。この場合、補間値Ｍは１００となる。したがって、ＰＢ＝Ｍ＝ＳＢとなるため、補間値ｂを補間画素値ＩＮとして選択する。補間画素値ＩＮは次式のようになる。
【００２３】
ＩＮ＝ｂ＝（１００＋１００）／２＝１００
上式はフィールド内補間である。静止画でもライン間で変化のある部分ではフィールド間補間が行われ、その場合には、フィールド間の高域成分を加えることにより垂直解像度が上がる。
【００２４】
図９および図１０に示した走査線補間処理によれば、前フィールドまたは後フィールドの映像信号の垂直高域成分のみを用いてフィールド間補間が行われる。それにより、垂直解像度が上がると同時に原理的に動きが検出できないような映像信号において本来フィールド内補間が行われるべきところでフィールド間補間が行われた場合でも、二重像の残像として残る映像が視覚上認識されにくい垂直高域成分のみに限定される。したがって、良好な映像が得られる。
【００２５】
しかしながら、図９および図１０の走査線補間処理においては、ノイズにより中間値の誤判定が生じると、補間走査線の画素値が著しく変化し、画質が劣化する。
【００２６】
図９のかっこ内に示すように、ノイズの影響により第（ｎ−１）フィールドの画素値ＰＢが１００から１０１に変化した場合には、ＰＢ＞ＳＢ＝Ｍとなる。したがって、補間値ｃが補間画素値ＩＮとして選択される。この場合、補間画素値ＩＮは次式のようになる。
【００２７】
ＩＮ＝ｃ＝｛２×１００−（５０＋５０）｝／４＋｛２１×（５０＋５０）＋１０７×（１００＋１００）｝／２５６＝９２
このように、ノイズの影響により画素値ＰＢが１変化すると、静止画像の場合に中間値の誤判定が生じ、補間画素値ＩＮは８変化する。その結果、画質が劣化する。
【００２８】
本発明の目的は、ノイズによる画質の劣化が抑制された映像信号処理回路を提供することである。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
（１）第１の発明
第１の発明に係る映像信号処理回路は、入力された飛び越し走査の映像信号を順次走査の映像信号に変換する映像信号処理回路であって、入力された飛び越し走査の映像信号の連続する第（ｎ−１）フィールド、第ｎフィールドおよび第（ｎ＋１）フィールドうち第ｎフィールド内の映像信号の補間により第ｎフィールドの補間対象画素に対する補間値を生成する第１の補間手段と、第１の補間手段により生成された補間値を含む所定範囲を設定範囲ΔＭとして設定する設定手段と、補間対象画素に対応する第（ｎ−１）フィールドの画素値Ｐ、設定手段により設定された設定範囲ΔＭおよび補間対象画素に対応する第（ｎ＋１）フィールドの画素値Ｓを画素周期ごとに比較し、画素値Ｐ、設定範囲ΔＭおよび画素値Ｓのうち中間のものを中間値として判定する中間値判定手段と、中間値判定手段により画素値Ｐが中間値と判定された場合に少なくとも第（ｎ−１）フィールド内の映像信号を用いたフレーム間補間により補間対象画素に対する補間画素値を生成し、中間値判定手段により設定範囲ΔＭが中間値と判定された場合に第ｎフィールド内の映像信号を用いたフレーム内補間により補間対象画素に対する補間画素値を生成し、中間値判定手段により画素値Ｓが中間値と判定された場合に少なくとも第（ｎ＋１）フィールド内の映像信号を用いたフレーム間補間により補間対象画素に対する補間画素値を生成する補間画素値生成手段とを備えたものである。
【００３０】
本発明に係る映像信号処理回路においては、第ｎフィールド内の映像信号の補間により第ｎフィールドの補間対象画素に対する補間値が第１の補間手段により生成される。また、第１の補間手段により生成された補間値を含む所定範囲が設定範囲ΔＭとして設定手段により設定される。
【００３１】
補間対象画素に対応する第（ｎ−１）フィールドの画素値Ｐ、設定手段により設定された設定範囲ΔＭおよび補間対象画素に対応する第（ｎ＋１）フィールドの画素値Ｓが中間値判定手段により画素周期ごとに比較され、画素値Ｐ、設定範囲ΔＭおよび画素値Ｓのうち中間のものが中間値として判定される。画素値Ｐが中間値と判定された場合には、少なくとも第（ｎ−１）フィールド内の映像信号を用いたフレーム間補間により補間対象画素に対する補間画素値が補間画素値生成手段により生成され、設定範囲ΔＭが中間値と判定された場合には、第ｎフィールド内の映像信号を用いたフレーム内補間により補間対象画素に対する補間画素値が補間画素値生成手段により生成され、画素値Ｓが中間値と判定された場合には、少なくとも第（ｎ＋１）フィールド内の映像信号を用いたフレーム間補間により補間対象画素に対する補間画素値が補間画素値生成手段により生成される。
【００３２】
このように、第（ｎ−１）フィールドの画素値Ｐ、設定範囲ΔＭおよび第（ｎ＋１）フィールドの画素値Ｓのうち中間値を判定し、判定結果に基づいてフィールド内補間およびフィールド間補間を切り替えることにより、動き検出回路を用いることなく高画質の映像を得ることができる。
【００３３】
この場合、設定範囲ΔＭが第ｎフィールドの補間値を含む所定範囲に設定されるので、第（ｎ−１）フィールドの画素値Ｐまたは第（ｎ＋１）フィールドの画素値Ｓにノイズが発生した場合でも、そのノイズが中間値の判定結果に影響を与えない。したがって、ノイズによる画質の劣化が防止される。
【００３４】
（２）第２の発明
第２の発明に係る映像信号処理装置は、第１の発明に係る映像信号処理装置の構成において、補間画素値生成手段は、第（ｎ−１）フィールドの映像信号の垂直高域成分を抽出する第１の高域成分抽出手段と、第（ｎ＋１）フィールドの映像信号の垂直高域成分を抽出する第２の高域成分抽出手段と、第ｎフィールド内の映像信号の補間により補間対象画素に対する補間値を生成する第２の補間手段と、第１の高域成分抽出手段の出力値と第２の補間手段の出力値とを用いた演算を行う第１の演算手段と、第２の高域成分抽出手段の出力値と第２の補間手段の出力値とを用いた演算を行う第２の演算手段と、中間値判定手段により画素値Ｐが中間値と判定された場合に第１の演算手段の出力値を補間画素値として出力し、中間値判定手段により設定範囲ΔＭが中間値と判定された場合に第１の補間手段の出力値を補間画素値として出力し、中間値判定手段により画素値Ｓが中間値と判定された場合に第２の演算手段の出力値を補間画素値として出力する出力値選択手段とを含むものである。
【００３５】
この場合、第１の高域成分抽出手段により第（ｎ−１）フィールドの映像信号の垂直高域成分が抽出され、第２の高域成分抽出手段により第（ｎ＋１）フィールドの映像信号の垂直高域成分が抽出される。また、第ｎフィールド内の映像信号の補間により補間対象画素に対する補間値が第２の補間手段により生成される。さらに、第１の高域成分抽出手段の出力値と第２の補間手段の出力値とを用いた演算が第１の演算手段により行われ、第２の高域成分抽出手段の出力値と第２の補間手段の出力値とを用いた演算が第２の演算手段により行われる。
【００３６】
画素値Ｐが中間値と判定された場合には、第１の演算手段の出力値が出力値選択手段により補間画素値として出力され、設定範囲ΔＭが中間値と判定された場合には、第１の補間手段の出力値が出力値選択手段により補間画素値として出力され、画素値Ｓが中間値と判定された場合には、第２の演算手段の出力値が出力値選択手段により補間画素値として出力される。
【００３７】
このように、フィールド間補間においては前フィールドまたは後フィールドの映像信号の垂直高域成分が用いられるので、原理的に動きが検出できないような映像信号において本来フィールド内補間が行われるべきところでフィールド間補間が行われた場合でも、二重像の残像として残る映像が視覚上認識されにくい垂直高域成分に限定される。したがって、良好な画質の走査線補間処理を行うことが可能となる。
【００３８】
（３）第３の発明
第３の発明に係る映像信号処理回路は、第１または第２の発明に係る映像信号処理回路の構成において、中間値判定手段は、画素値Ｐが設定範囲ΔＭ内にある場合にはＰ＝ΔＭと判定し、画素値Ｓが設定範囲ΔＭ内にある場合にはＳ＝ΔＭと判定し、画素値Ｐ、設定範囲ΔＭおよび画素値Ｓが、Ｓ≧Ｐ＞ΔＭまたはΔＭ≧Ｐ＞Ｓの関係を有する場合に画素値Ｐを中間値と判定し、Ｐ＞ΔＭ＞ＳまたはＳ≧ΔＭ≧Ｐの関係を有する場合に設定範囲ΔＭを中間値と判定し、Ｐ＞Ｓ≧ΔＭまたはΔＭ＞Ｓ≧Ｐの関係を有する場合に画素値Ｓを中間値と判定するものである。
【００３９】
画素値Ｓが画素値Ｐ以上であり、画素値Ｐが設定範囲ΔＭの最大値よりも大きい場合、または設定範囲ΔＭの最小値が画素値Ｐ以上であり、画素値Ｐが画素値Ｓよりも大きい場合に、画素値Ｐが中間値と判定される。また、画素値Ｐが設定範囲ΔＭの最大値よりも大きく、設定範囲ΔＭの最小値が画素値Ｓよりも大きい場合、または画素値Ｓが設定範囲ΔＭの最大値以上であり、設定範囲ΔＭの最小値が画素値Ｐ以上の場合に、設定範囲ΔＭが中間値と判定される。さらに、画素値Ｐが画素値Ｓよりも大きく、画素値Ｓが設定範囲ΔＭの最大値以上の場合、または設定範囲ΔＭの最小値が画素値Ｓよりも大きく、画素値Ｓが画素値Ｐ以上の場合に、画素値Ｓが中間値と判定される。
【００４０】
このように、設定範囲ΔＭが所定範囲を有するので、ノイズの影響が吸収され、静止画像においてノイズの発生による中間値の誤判定が防止される。
【００４１】
（４）第４の発明
第４の発明に係る映像信号処理回路は、第１〜第３のいずれかの発明に係る映像信号処理回路の構成において、入力された飛び越し走査の映像信号の画素値を記憶する第１の記憶手段と、補間画素値生成手段により生成された補間画素値を記憶する第２の記憶手段と、第１の記憶手段に記憶される画素値および第２の記憶手段に記憶される補間画素値を画素周期の２分の１の周期で交互に選択して読み出す画素値選択手段とをさらに備えたものである。
【００４２】
この場合、第１の記憶手段に、入力された飛び越し走査の映像信号の画素値が記憶され、第２の記憶手段に、補間画素値生成手段により生成された補間画素値が記憶され、第１の記憶手段に記憶される画素値および第２の記憶手段に記憶される補間画素値が画素値選択手段より画素周期の２分の１の周期で交互に選択され、読み出される。これにより、補間走査線が生成され、飛び越し走査の映像信号が順次走査の映像信号に変換される。
【００４３】
（５）第５の発明
第５の発明に係る映像信号処理回路は、第１〜第４のいずれかの発明に係る映像信号処理回路の構成において、入力された飛び越し走査の映像信号における信号対ノイズ比を検出する信号対ノイズ比検出手段をさらに備え、設定手段は、信号対ノイズ比検出手段により検出された信号対ノイズ比に基づいて所定範囲を可変に設定するものである。
【００４４】
この場合、入力された飛び越し走査の映像信号における信号対ノイズ比が信号対ノイズ比検出手段により検出され、検出された信号対ノイズ比に基づいて設定手段により設定範囲が可変に設定される。それにより、ノイズの大きさに応じて設定範囲ΔＭの範囲が変化するので、ノイズによる画質の劣化を防止しつつ、動画像および静止画像に応じた適切な走査線補間処理を行うことができる。
【００４５】
（６）第６の発明
第６の発明に係る映像信号処理回路は、第１〜第５のいずれかの発明に係る映像信号処理回路の構成において、入力された飛び越し走査の映像信号における垂直方向の画素値の差分を検出する差分検出手段をさらに備え、設定手段は、差分検出手段により検出された差分に基づいて所定範囲を可変に設定するものである。
【００４６】
この場合、入力された飛び越し走査の映像信号における垂直方向の画素値の差分が差分検出手段により検出され、検出された差分に基づいて設定手段により所定範囲が可変に設定される。それにより、垂直エッジの前後で発生しやすい中間値の誤判定を防止しつつ、動画像および静止画像に応じた適切な走査線補間処理を行うことができる。
【００４７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１の一実施の形態における映像信号処理回路の構成を示すブロック図である。
【００４８】
図１の映像信号処理回路は、フィールドメモリ１，２、補間回路３、中間値選択回路４、重み付け設定回路５、倍速変換メモリ６，７および選択回路８を備える。
【００４９】
入力端子１０には飛び越し走査の映像信号が入力される。入力端子１０の映像信号は、フィールドメモリ１および中間値選択回路４に与えられる。フィールドメモリ１は、映像信号を１フィールド期間遅延して出力する。フィールドメモリ１から出力される映像信号は、フィールドメモリ２、補間回路３、中間値選択回路４および倍速変換メモリ７に与えられる。フィールドメモリ２は、映像信号を１フィールド期間遅延して出力する。
【００５０】
フィールドメモリ１から出力される映像信号を第ｎフィールドの映像信号とすると、入力端子１０に入力される映像信号は第（ｎ＋１）フィールドの映像信号であり、フィールドメモリ２から出力される映像信号は第（ｎ−１）フィールドの映像信号である。ここで、ｎは正の整数である。
【００５１】
補間回路３は、フィールドメモリ２から与えられる映像信号を用いて同一フィールド内の画素により補間信号を生成する。中間値選択回路４には、フィールドメモリ２から出力される映像信号、補間回路３により生成される補間信号および入力端子１０に入力される映像信号が与えられる。
【００５２】
フィールドメモリ２から出力される映像信号の画素値をＰとし、補間回路３から出力される補間信号の画素値（以下、補間値と呼ぶ）をＭとし、入力端子１０に入力される映像信号の画素値をＳとする。また、フィールドメモリ１から出力される映像信号の画素値をＮとする。
【００５３】
重み付け設定回路５は、所定の値を有する重みαを中間値選択回路４に与える。それにより、補間回路３から出力される補間値Ｍを含む所定の設定範囲ΔＭが設定される。ここで、設定範囲ΔＭは（Ｍ−α）から（Ｍ＋α）までの範囲を有する。
【００５４】
中間値選択回路４は、画素周期ごとに画素値Ｐ、設定範囲ΔＭおよび画素値Ｓを比較し、画素値Ｐ、設定範囲ΔＭおよび画素値Ｓのうち中間値を判定し、判定結果に基づいてフィールド間補間およびフィールド内補間を切り替えて補間画素値ＩＮを出力する。それにより、倍速変換メモリ６には、中間値選択回路４から出力される補間画素値ＩＮが順次記憶される。倍速変換メモリ７には、フィールドメモリ１から出力される映像信号の画素値Ｎが順次記憶される。
【００５５】
選択回路８は、倍速変換メモリ６に記憶される補間画素値ＩＮおよび倍速変換メモリ７に記憶される画素値Ｎを入力端子１０に入力される映像信号の画素周期の２分の１の周期で交互に出力端子２０に読み出す。それにより、出力端子２０に順次走査の映像信号が得られる。
【００５６】
図２は図１の映像信号処理回路における中間値選択回路４の構成を示すブロック図である。
【００５７】
中間値選択回路４は、中間値判定処理回路３０、垂直ハイパスフィルタ３１，３２、加算器３３，３４、補間回路３５および選択回路３６を含む。
【００５８】
中間値判定処理回路３０には、図１のフィールドメモリ２から出力される第（ｎ−１）フィールドの映像信号の画素値Ｐ、補間回路３から出力される補間信号の補間値Ｍおよび入力端子１０に入力される第（ｎ＋１）フィールドの映像信号の画素値Ｓが与えられる。
【００５９】
また、中間値判定処理回路３０には、図１の重み付け設定回路５から重みαが与えられる。中間値判定処理回路３０は、補間値Ｍに重み±αを加算することにより所定の設定範囲ΔＭを設定する。上記のように、設定範囲ΔＭは（Ｍ−α）から（Ｍ＋α）までの範囲を有する。
【００６０】
中間値判定処理回路３０は、後述するように、第（ｎ−１）フィールドの映像信号の画素値Ｐ、設定範囲ΔＭおよび第（ｎ＋１）フィールドの映像信号の画素値Ｓを比較し、画素値Ｐ、補間値Ｍおよび画素値Ｓのうち中間値を判定し、判定結果を選択回路３６に与える。
【００６１】
垂直ハイパスフィルタ３１には、フィールドメモリ２から出力される第（ｎ−１）フィールドの映像信号の画素値Ｐが与えられ、垂直ハイパスフィルタ３２には第（ｎ＋１）フィールドの映像信号の画素値Ｓが与えられる。
【００６２】
垂直ハイパスフィルタ３１は、第（ｎ−１）フィールドの映像信号における垂直高域成分を抽出する。また、垂直ハイパスフィルタ３２は、第（ｎ＋１）フィールドの映像信号における垂直高域成分を抽出する。補間回路３５は、図１のフィールドメモリ１から出力される第ｎフィールドの映像信号の補間により補間値を生成する。
【００６３】
加算器３３は、垂直ハイパスフィルタ３１の出力値および補間回路３５から出力される補間値にそれぞれ重み付けを行ってこれらの出力値と補間値とを加算し、加算結果を補間値ａとして選択回路３６に出力する。加算器３４は、垂直ハイパスフィルタ３２の出力値および補間回路３５から出力される補間値にそれぞれ重み付けを行ってこれらの出力値と補間値とを加算し、加算結果を補間値ｃとして選択回路３６に出力する。図１の補間回路３から出力される補間値Ｍは補間値ｂとして選択回路３６に与えられる。
【００６４】
選択回路３６は、中間値判定処理回路３０の判定結果に基づいて加算器３３から出力される補間値ａ、補間回路３から与えられる補間値ｂおよび加算器３４から出力される補間値ｃのうちいずれかを選択し、選択された補間値を補間画素値ＩＮとして出力する。
【００６５】
この場合、選択回路３６は、中間値判定処理回路３０により画素値Ｐが中間値と判定された場合に補間値ａを補間画素値ＩＮとして出力し、中間値判定処理回路３０により設定範囲ΔＭが中間値と判定された場合に補間値ｂを補間画素値ＩＮとして出力し、中間値判定処理回路３０により画素値Ｓが中間値と判定された場合に補間値ｃを補間画素値ＩＮとして出力する。
【００６６】
このようにして、第（ｎ−１）フィールドの映像信号の画素値Ｐが中間値と判定された場合には、第（ｎ−１）フィールドの映像信号における垂直高域成分を用いたフィールド間補間により補間画素値ＩＮが生成される。また、設定範囲ΔＭが中間値と判定された場合には、第ｎフィールドの映像信号を用いたフィールド内補間により補間画素値ＩＮが生成される。さらに、第（ｎ＋１）フィールドの映像信号の画素値Ｓが中間値と判定された場合には、第（ｎ＋１）フィールドの映像信号における垂直高域成分を用いたフィールド間補間により補間画素値ＩＮが生成される。
【００６７】
本実施の形態の映像信号処理回路においては、動き検出回路を用いることなくフィールド内補間およびフィールド間補間を切り替えて良好な映像を得ることができる。
【００６８】
また、フィールド間補間において前フィールドまたは後フィールドの映像信号の垂直高域成分が用いられるので、原理的に動きが検出できないような映像信号において本来フィールド内補間が行われるべきところでフィールド間補間が行われた場合でも、二重像の残像として残る映像が視覚上認識されにくい垂直高域成分に限定される。したがって、良好な画質の走査線補間処理を行うことができる。
【００６９】
さらに、設定範囲ΔＭが所定範囲を有するので、第（ｎ−１）フィールドの映像信号または第（ｎ＋１）フィールドの映像信号にノイズが発生した場合でも、そのノイズが中間値の判定に影響を与えない。したがって、ノイズによる画質の劣化が防止される。
【００７０】
なお、重みαは可変であってもよく、あるいは固定であってもよい。重みαの値は、発生しやすいノイズの大きさ等を考慮して適宜設定することが好ましい。
【００７１】
本実施の形態では、補間回路３が第１の補間手段に相当し、重み付け設定回路５が設定手段に相当し、中間値判定処理回路３０が中間値判定手段に相当する。また、垂直ハイパスフィルタ３１，３２、加算器３３，３４、補間回路３５および選択回路３６が補間画素値生成手段を構成する。さらに、垂直ハイパスフィルタ３１が第１の高域成分抽出手段に相当し、垂直ハイパスフィルタ３２が第２の高域成分抽出手段に相当し、補間回路３５が第２の補間手段に相当し、加算器３３が第１の演算手段に相当し、加算器３４が第２の演算手段に相当し、選択回路３６が出力値選択手段に相当する。また、倍速変換メモリ６が第１の記憶手段に相当し、倍速変換メモリ７が第２の記憶手段に相当し、選択回路８が画素値選択手段に相当する。
【００７２】
次に、図３および図４を用いて図１の映像信号処理回路における走査線補間処理の具体例を説明する。
【００７３】
図３は図１の映像信号処理回路における走査線補間処理の具体例を示す模式図である。図４は図３の走査線補間処理における中間値の判定条件を示す図である。
【００７４】
図３において、丸印は第（ｎ−１）フィールド、第ｎフィールドおよび第（ｎ＋１）フィールドの同一水平位置で垂直方向に並ぶ画素を表している。ＰＣ、ＰＢおよびＰＡは第（ｎ＋１）フィールドのそれぞれ第（ｍ−１）ライン、第ｍラインおよび第（ｍ＋１）ラインの画素値を示す。ＭＤ、ＭＣ、ＭＢおよびＭＡは第ｎフィールドのそれぞれ第（ｍ−１）ライン、第ｍライン、第（ｍ＋１）ラインおよび第（ｍ＋２）ラインの画素値を示す。ＳＣ、ＳＢおよびＳＡは第（ｎ＋１）フィールドのそれぞれ第（ｍ−１）ライン、第ｍラインおよび第（ｍ＋１）ラインの画素値を示す。ここで、ｍは正の整数である。丸印の中の数字は画素値の一例を示す。
【００７５】
ここでは、第ｎフィールドの第ｍラインと第（ｍ＋１）ラインとの間の補間走査線の画素を生成する場合について説明する。点線の丸印は補間処理により得られる補間走査線の補間画素を示し、ＩＮは補間画素値を示す。
【００７６】
本例では、第（ｎ−１）フィールドの画素値ＰＢ、設定範囲ΔＭおよび第（ｎ＋１）フィールドの画素値ＳＢを比較し、画素値ＰＢ、設定範囲ΔＭおよび画素値ＳＢのうち中間値を判定し、判定結果に基づいて以下に示す補間値ａ，ｂ，ｃのいずれかを補間画素値ＩＮとして選択する。なお、Ｍ＝（ＭＢ＋ＭＣ）／２である。
【００７７】
補間値ａ，ｂ，ｃは次式のように求められる。
ａ＝｛２×ＰＢ−（ＰＡ＋ＰＣ）｝／４＋｛２１×（ＭＡ＋ＭＤ）＋１０７×（ＭＢ＋ＭＣ）｝／２５６ ・・・（１）
ｂ＝（ＭＢ＋ＭＣ）／２ ・・・（２）
ｃ＝｛２×ＳＢ−（ＳＡ＋ＳＣ）｝／４＋｛２１×（ＭＡ＋ＭＤ）＋１０７×（ＭＢ＋ＭＣ）｝／２５６ ・・・（３）
上式（１）において、中間値[２×ＰＢ−（ＰＡ＋ＰＣ）]は、第（ｎ−１）フィールドの映像信号の垂直高域成分に相当し、図２の垂直ハイパスフィルタ３１により生成される。また、上式（３）において、｛２×ＳＢ−（ＳＡ＋ＳＣ）｝は、第（ｎ＋１）フィールドの映像信号の垂直高域成分に相当し、図２の垂直ハイパスフィルタ３２により生成される。さらに、上式（１），（３）において、｛２１×（ＭＡ＋ＭＤ）＋１０７×（ＭＢ＋ＭＣ）｝は、第ｎフィールドの映像信号を用いたフィールド内補間に相当し、図２の補間回路３５により生成される。
【００７８】
なお、図３において、丸印の右下に記載した数字は補間値ａ，ｂ，ｃを算出する際の重みを表す。
【００７９】
図４に示すように、ＳＢ≧ＰＢ＞ΔＭまたはΔＭ≧ＰＢ＞ＳＢの場合、すなわちＳＢ≧ＰＢ＞（Ｍ＋α）、または（Ｍ−α）≧ＰＢ＞ＳＢの場合には、補間値ａを選択する。また、ＰＢ＞ΔＭ＞ＳＢまたはＳＢ≧ΔＭ≧ＰＢの場合、すなわちＰＢ＞（Ｍ＋α）かつ（Ｍ−α）＞ＳＢ、またはＳＢ≧（Ｍ＋α）かつ（Ｍ−α）≧ＰＢの場合には、補間値ｂを選択する。さらに、ＰＢ＞ＳＢ≧ΔＭまたはΔＭ＞ＳＢ≧ＰＢの場合、すなわちＰＢ＞ＳＢ≧（Ｍ＋α）、または（Ｍ−α）＞ＳＢ≧ＰＢの場合には、補間値ｃを選択する。
【００８０】
このようにして、第（ｎ−１）フィールドの画素値ＰＢを中間値と判定した場合には補間値ａを補間画素値ＩＮとして選択し、設定範囲ΔＭを中間値と判定した場合には補間値ｂを補間画素値ＩＮとして選択し、第（ｎ＋１）フィールドの画素値ＳＢを中間値と判定した場合には補間値ｃを補間画素値ＩＮとして選択する。
【００８１】
ここで、画素値ＰＢが（Ｍ−α）から（Ｍ−α）までの範囲内にある場合にはＰＢ＝ΔＭとし、画素値ＳＢが（Ｍ−α）から（Ｍ＋α）までの範囲内にある場合にはＳＢ＝ΔＭとする。
【００８２】
図３に示すように、画素値ＰＡ，ＰＣ，ＭＡ，ＭＤ，ＳＡ，ＳＣを５０とし、画素値ＰＢ，ＭＢ，ＭＣ，ＳＢを１００とする。また、重みα＝４とする。この場合、設定範囲ΔＭは９６〜１０４の範囲を有する。したがって、ＰＢ＝ΔＭ＝ＳＢとなるため、補間値ｂを補間画素値ＩＮとして選択する。補間画素値ＩＮは次式のようになる。
【００８３】
ＩＮ＝ｂ＝（１００＋１００）／２＝１００
図３のかっこ内に示すように、ノイズの影響により第（ｎ−１）フィールドの画素値ＰＢが１００から１０１に変化した場合には、画素値ＰＢは設定範囲ΔＭの範囲内であるため、ＰＢ＝ΔＭかつＳＢ＝ΔＭとなる。したがって、補間値ｂを補間画素値ＩＮとして選択する。この場合にも、補間画素値ＩＮは次式のようになる。
【００８４】
ＩＮ＝ｂ＝（１００＋１００）／２＝１００
このように、ノイズの影響により画素値ＰＢが１変化した場合でも、中間値の誤判定が生じず、補間画素値ＩＮは変化しない。したがって、ノイズによる静止画像の画質の劣化が防止され、ノイズの有無による画質の差が現われない。
【００８５】
なお、補間回路３による補間処理および補間回路３５による補間処理は、上記の例に限定されず、その他の画素を用いた補間処理またはその他の演算式を用いた補間処理を行ってもよい。
【００８６】
また、設定範囲ΔＭが中間値と判定された場合のフレーム内補間は、上記の例に限定されず、その他の画素を用いたフレーム内補間またはその他の演算式を用いたフレーム内補間を行ってもよい。
【００８７】
さらに、画素値Ｐが中間値と判定された場合または画素値Ｓが中間値と判定された場合のフレーム間補間は、上記の例に限定されず、その他の画素を用いたフレーム間補間またはその他の演算式を用いたフレーム間補間を行ってもよい。
【００８８】
図５は本発明の第２の実施の形態における映像信号処理回路の構成を示すブロック図である。
【００８９】
図５の映像信号処理回路が図１の映像信号処理回路と異なるのは、Ｓ／Ｎ検出回路９がさらに設けられている点である。本実施の形態では、Ｓ／Ｎ検出回路９が信号対ノイズ比検出手段に相当する。
【００９０】
Ｓ／Ｎ検出回路９は、フィールドメモリ１から出力される第ｎフィールドの映像信号におけるＳ／Ｎ（信号対ノイズ比）を検出し、検出結果を重み付け設定回路５に与える。
【００９１】
重み付け設定回路５は、Ｓ／Ｎ検出回路９の検出結果に基づいて中間値選択回路４に与える重みαを変化させる。例えば、重み付け設定回路５は、Ｓ／Ｎの値が所定値よりも大きい場合に、重みαを第１の値に設定し、Ｓ／Ｎの値が所定値よりも小さい場合に、重みαを第１の値よりも小さい第２の値に設定する。重み付け設定回路５がＳ／Ｎの値に比例して重みαの値を変化させてもよい。
【００９２】
なお、走査線ごとのフィールド間相関を求め、フィールド間相関が大きい場合に重み付け設定回路５が重みαを大きな値に設定してもよい。
【００９３】
図６は本発明の第３の実施の形態における映像信号処理回路の構成を示すブロック図である。
【００９４】
図６の映像信号処理回路が図１の映像信号処理回路と異なるのは、垂直エッジ検出回路５０がさらに設けられている点である。本実施の形態では、垂直エッジ検出回路５０が差分検出手段に相当する。
【００９５】
垂直エッジ検出回路５０は、フィールドメモリ１から出力される第ｎフィールドの映像信号において垂直方向の画素値の差分を算出することにより垂直エッジを検出する。この場合、垂直エッジ検出回路５０は、垂直方向の画素値の差分が所定値よりも大きい場合に、垂直エッジが存在するとみなす。重み付け設定回路５は、垂直エッジ検出回路５０により検出された垂直エッジの前後１ラインまたは２ラインずれた位置で重みαを所定値よりも大きく設定する。垂直方向における輝度の変化点で中間値の誤判別の影響が顕著に表れるため、垂直エッジの前後で重みαを大きな値に設定することにより中間値の誤判定の影響が低減される。
【００９６】
【発明の効果】
本発明によれば設定範囲ΔＭが第ｎフィールドの補間値を含む所定範囲に設定されるので、第（ｎ−１）フィールドの画素値Ｐまたは第（ｎ＋１）フィールドの画素値Ｓにノイズが発生した場合でも、そのノイズが中間値の判定結果に影響を与えない。したがって、ノイズによる画質の劣化が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における映像信号処理回路の構成を示すブロック図
【図２】図１の映像信号処理回路における中間値選択回路の構成を示すブロック図
【図３】図１の映像信号処理回路における走査線補間処理の具体例を示す模式図
【図４】図３の走査線補間処理における中間値の判定条件を示す図
【図５】本発明の第２の実施の形態における映像信号処理回路の構成を示すブロック図
【図６】本発明の第３の実施の形態における映像信号処理回路の構成を示すブロック図
【図７】従来の映像信号処理回路の構成を示すブロック図
【図８】図７の映像信号処理回路における中間値の判定条件を示す図
【図９】従来の映像信号処理回路における走査線補間処理の具体例を示す模式図
【図１０】図９の走査線補間処理における中間値の判定条件を示す図
【符号の説明】
１，２ フィールドメモリ
３，３５ 補間回路
４ 中間値選択回路
５ 重み付け設定回路
６，７ 倍速変換メモリ
８，３６ 選択回路
９ Ｓ／Ｎ検出回路
３０ 中間値判定処理回路
３１，３２ 垂直ハイパスフィルタ
３３，３４ 加算器
５０ 垂直エッジ検出回路

Claims (6)

1. 入力された飛び越し走査の映像信号を順次走査の映像信号に変換する映像信号処理回路であって、
   前記入力された飛び越し走査の映像信号の連続する第（ｎ−１）フィールド、第ｎフィールドおよび第（ｎ＋１）フィールドうち前記第ｎフィールド内の映像信号の補間により前記第ｎフィールドの補間対象画素に対する補間値を生成する第１の補間手段と、
   前記第１の補間手段により生成された前記補間値を含む所定範囲を設定範囲ΔＭとして設定する設定手段と、
   前記補間対象画素に対応する前記第（ｎ−１）フィールドの画素値Ｐ、前記設定手段により設定された設定範囲ΔＭおよび前記補間対象画素に対応する前記第（ｎ＋１）フィールドの画素値Ｓを画素周期ごとに比較し、前記画素値Ｐ、前記設定範囲ΔＭおよび前記画素値Ｓのうち中間のものを中間値として判定する中間値判定手段と、
   前記中間値判定手段により前記画素値Ｐが中間値と判定された場合に少なくとも前記第（ｎ−１）フィールド内の映像信号を用いたフレーム間補間により前記補間対象画素に対する補間画素値を生成し、前記中間値判定手段により前記設定範囲ΔＭが中間値と判定された場合に前記第ｎフィールド内の映像信号を用いたフレーム内補間により前記補間対象画素に対する補間画素値を生成し、前記中間値判定手段により前記画素値Ｓが中間値と判定された場合に少なくとも前記第（ｎ＋１）フィールド内の映像信号を用いたフレーム間補間により前記補間対象画素に対する補間画素値を生成する補間画素値生成手段とを備えたことを特徴とする映像信号処理回路。
2. 前記補間画素値生成手段は、
   前記第（ｎ−１）フィールドの映像信号の垂直高域成分を抽出する第１の高域成分抽出手段と、
   前記第（ｎ＋１）フィールドの映像信号の垂直高域成分を抽出する第２の高域成分抽出手段と、
   前記第ｎフィールド内の映像信号の補間により前記補間対象画素に対する補間値を生成する第２の補間手段と、
   前記第１の高域成分抽出手段の出力値と前記第２の補間手段の出力値とを用いた演算を行う第１の演算手段と、
   前記第２の高域成分抽出手段の出力値と前記第２の補間手段の出力値とを用いた演算を行う第２の演算手段と、
   前記中間値判定手段により前記画素値Ｐが中間値と判定された場合に前記第１の演算手段の出力値を前記補間画素値として出力し、前記中間値判定手段により前記設定範囲ΔＭが中間値と判定された場合に前記第１の補間手段の出力値を前記補間画素値として出力し、前記中間値判定手段により前記画素値Ｓが中間値と判定された場合に前記第２の演算手段の出力値を前記補間画素値として出力する出力値選択手段とを含むことを特徴とする請求項１記載の映像信号処理回路。
3. 前記中間値判定手段は、前記画素値Ｐが前記設定範囲ΔＭ内にある場合にはＰ＝ΔＭと判定し、前記画素値Ｓが前記設定範囲ΔＭ内にある場合にはＳ＝ΔＭと判定し、前記画素値Ｐ、前記設定範囲ΔＭおよび前記画素値Ｓが、Ｓ≧Ｐ＞ΔＭまたはΔＭ≧Ｐ＞Ｓの関係を有する場合に前記画素値Ｐを中間値と判定し、Ｐ＞ΔＭ＞ＳまたはＳ≧ΔＭ≧Ｐの関係を有する場合に前記設定範囲ΔＭを中間値と判定し、Ｐ＞Ｓ≧ΔＭまたはΔＭ＞Ｓ≧Ｐの関係を有する場合に前記画素値Ｓを中間値と判定することを特徴とする請求項１または２記載の映像信号処理回路。
4. 前記入力された飛び越し走査の映像信号の画素値を記憶する第１の記憶手段と、
   前記補間画素値生成手段により生成された前記補間画素値を記憶する第２の記憶手段と、
   前記第１の記憶手段に記憶される画素値および第２の記憶手段に記憶される補間画素値を前記画素周期の２分の１の周期で交互に選択して読み出す画素値選択手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の映像信号処理回路。
5. 前記入力された飛び越し走査の映像信号における信号対ノイズ比を検出する信号対ノイズ比検出手段をさらに備え、
   前記設定手段は、前記信号対ノイズ比検出手段により検出された信号対ノイズ比に基づいて前記所定範囲を可変に設定することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の映像信号処理回路。
6. 前記入力された飛び越し走査の映像信号における垂直方向の画素値の差分を検出する差分検出手段をさらに備え、
   前記設定手段は、前記差分検出手段により検出された差分に基づいて前記所定範囲を可変に設定することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の映像信号処理回路。

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