JP4597282B2 - 画像情報変換装置、変換方法および表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、コンポジット−コンポーネント変換等に使用することが可能な画像情報変換装置、変換方法および表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばＮＴＳＣ(National Television System Comittee) 方式のテレビジョン信号（以下、ＮＴＳＣ信号と表記する）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。このため、従来のテレビジョン受像機においては、テレビジョン信号を受信してＣＲＴ（Cathod Ray Tube)等の表示部にカラー画像を表示する場合は、テレビジョン信号から輝度信号Ｙとクロマ信号Ｃとを分離するＹ／Ｃ分離を行い、さらにクロマ信号Ｃを復調する処理を行うことにより、輝度信号Ｙ，および色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙからなるコンポーネント信号を得て、このコンポーネント信号をマトリクス変換することによってＲＧＢ信号を生成する必要がある。そのため、処理回路の規模が大きくなるという問題があった。
【０００３】
また、従来のＹ／Ｃ分離手法である、２次元Ｙ／Ｃ分離回路や、３次元Ｙ／Ｃ分離回路等を用いたフィルタ処理においては、特に画像のエッジ部分や動画部分において、ドット妨害、クロスカラー等のＹ／Ｃ分離エラーに起因する画質劣化が発生しやすいという問題があった。
【０００４】
上述したような問題点を改善するために、ＮＴＳＣ信号等のコンポジット信号をクラス分類適応処理を用いて輝度信号Ｙ，色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙ等に直接変換することが提案されている。この場合には、まず、コンポジット信号中の注目画素と所定の位置関係にある画素から得られる特徴を用いてクラス分類を行う。そして、分類されるクラス毎に予め用意された係数と、注目画素と所定の位置関係にある画素とに基づく演算によってコンポジット信号からコンポーネント信号を直接求める。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような処理においては、注目画素に対して適切な係数が得られない場合に、ドット妨害、クロスカラー等の画質劣化を充分に改善できないという問題があった。例えば、コンポジット信号内の各画素は互いに異なるクロマ位相を有するので、クロマ位相を考慮せずに注目画素に近接する画素に基づいて係数を算出するようにしても、注目画素に対して適切な係数を得ることはできない。
【０００６】
そこで、注目画素と同一のクロマ位相を有する画素のみを抽出し、そのような画素に基づいて係数を算出するようにした構成が提案されている。このような構成によれば、コンポジット信号内の各画素のクロマ位相の違いに起因して不適切な係数が算出されることは回避されるが、注目画素と同一のクロマ位相を有する画素は注目画素から比較的遠くに位置しているため、注目画素の近傍のパターンが係数に反映されにくいという問題がある。
【０００７】
この発明は、上述したような問題点に鑑みてなされたものであり、従って、この発明の目的は、コンポジット−コンポーネント変換等の画像情報変換を行うに際し、回路規模を縮小し、また、画質を向上させることが可能な画像情報変換装置、変換方法および表示装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、入力画像信号から、入力画像信号から、注目画素と注目画素に対して所定の位置関係にある画素を選択する第１の画像データ選択手段と、
第１の画像データ選択手段の出力に基づいて所定の画素の位相に関連する所定の演算処理を行い、注目画素における演算処理の結果と注目画素に対して所定の位置関係にある画素における演算処理の結果のデータ間の差分を計算する減算手段と、
減算手段の出力に基づいて、第１および第２のしきい値を参照して３値化処理を施し、コードを順次出力する比較手段と、
比較手段から順次出力されるコードから注目画素の近傍におけるクラスを示すクラスコードを生成するクラスコード生成手段と、
入力画像信号から、注目画素に対して所定の位置関係にある画素を選択する第２の画像データ選択手段と、
クラス毎に予め決定された予測係数を記憶し、クラスコード生成手段の出力に対応する予測係数を出力する係数記憶手段と、
係数記憶手段の出力と、第２の画像データ選択手段の出力とに基づいて、所定の演算処理を行って予測画素信号を生成する予測演算処理手段と
を有し、
入力画像信号はＮＴＳＣ信号であり、
所定の演算処理は、当該画素と当該画素に対して１ライン分先行する画素との和の１／２の値を算出する処理、または、当該画素と当該画素に対して１ライン分先行する画素との差の１／２の値を算出する処理を行う画像情報変換装置である。
【０００９】
請求項４の発明は、入力画像信号から、入力画像信号から、注目画素と注目画素に対して所定の位置関係にある画素を選択する第１の画像データ選択ステップと、
第１の画像データ選択ステップの出力に基づいて所定の画素の位相に関連する所定の演算処理を行い、注目画素における演算処理の結果と注目画素に対して所定の位置関係にある画素における演算処理の結果のデータ間の差分を計算する減算ステップと、
減算ステップの出力に基づいて、第１および第２のしきい値を参照して３値化処理を施し、コードを順次出力する比較ステップと、
比較ステップから順次出力されるコードから注目画素の近傍におけるクラスを示すクラスコードを生成するクラスコード生成ステップと、
入力画像信号から、注目画素に対して所定の位置関係にある画素を選択する第２の画像データ選択ステップと、
クラス毎に予め決定された予測係数を記憶し、クラスコード生成ステップの出力に対応する予測係数を出力する係数記憶ステップと、
係数記憶ステップの出力と、第２の画像データ選択ステップの出力とに基づいて、所定の演算処理を行って予測画素信号を生成する予測演算処理ステップと
を有し、
入力画像信号はＮＴＳＣ信号であり、
所定の演算処理は、当該画素と当該画素に対して１ライン分先行する画素との和の１／２の値を算出する処理、または、当該画素と当該画素に対して１ライン分先行する画素との差の１／２の値を算出する処理を行う画像情報変換方法である。
【００１０】
請求項５の発明は、入力画像信号から、注目画素と注目画素に対して所定の位置関係にある画素を選択する第１の画像データ選択手段と、
第１の画像データ選択手段の出力に基づいて所定の画素の位相に関連する所定の演算処理を行い、注目画素における演算処理の結果と注目画素に対して所定の位置関係にある画素における演算処理の結果のデータ間の差分を計算する減算手段と、
減算手段の出力に基づいて、第１および第２のしきい値を参照して３値化処理を施し、コードを順次出力する比較手段と、
比較手段から順次出力されるコードから注目画素の近傍におけるクラスを示すクラスコードを生成するクラスコード生成手段と、
入力画像信号から、注目画素に対して所定の位置関係にある画素を選択する第２の画像データ選択手段と、
クラス毎に予め決定された予測係数を記憶し、クラスコード生成手段の出力に対応する予測係数を出力する係数記憶手段と、
係数記憶手段の出力と、第２の画像データ選択手段の出力とに基づいて、所定の演算処理を行って予測画素信号を生成する予測演算処理手段と
を有し、
入力画像信号はＮＴＳＣ信号であり、
所定の演算処理は、当該画素と当該画素に対して１ライン分先行する画素との和の１／２の値を算出する処理、または、当該画素と当該画素に対して１ライン分先行する画素との差の１／２の値を算出する処理を行う画像情報変換によって得られる信号に基づく表示を行う表示装置である。
【００１１】
以上のような発明によれば、注目画素の近傍に位置する画素のデータを使用してなされる、クロマ位相の違いを考慮した簡易Ｙ／Ｃ分離等の演算処理の結果を使用して、クラス分類を行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態についての説明に先立って、理解を容易とするために、ＮＴＳＣ方式の一般的なテレビジョン受像機の全体的な構成について図１を参照して説明する。受信アンテナ１１が電波を捉え、捉えた電波に基づく信号をチューナ１２に供給する。チューナ１２は、供給される信号から所望のチャンネルを選択して増幅し、中間周波信号を生成する。中間周波信号は、中間周波増幅回路１３に供給される。中間周波増幅回路１３は、供給される信号を復調・検波して、ゲインが適切に調整されたコンポジット信号を生成し、このコンポジット信号をＹ／Ｃ分離回路１４に供給する。
【００１３】
Ｙ／Ｃ分離回路１４は、供給されるコンポジット信号を輝度信号Ｙと色信号Ｃとに分離し、色信号Ｃをクロマ復調回路１５に供給し、輝度信号Ｙをマトリクス回路１６に供給する。クロマ復調回路１５は、色信号Ｃを色復調してベースバンドのＲ−Ｙ信号，Ｂ−Ｙ信号を生成し、生成したＲ−Ｙ信号，Ｂ−Ｙ信号をマトリクス回路１６に供給する。マトリクス回路１６は、供給される信号にマトリクス処理を施し、原色Ｒ，Ｇ，Ｂ信号を生成する。そして、生成したＲ，Ｇ，Ｂ信号をＣＲＴ１７に供給する。
【００１４】
図１に示した構成は、コンポジット信号としてのＮＴＳＣ信号をＹ／Ｃ分離回路１４、クロマ復調回路１５およびマトリクス回路１６によって処理することによって原色ＲＧＢ信号を得るものなので、処理を行う構成の回路規模が大きくなるという問題がある。また、画像のエッジ、動画部分等に、ドット妨害やクロスカラー等のＹ／Ｃ分離エラーが発生しやすいという問題がある。
【００１５】
この発明は、クラス分類適応処理を用いて、図１中のＹ／Ｃ分離回路１４およびクロマ復調回路１５を含む処理系１８、またはＹ／Ｃ分離回路１４、クロマ復調回路１５およびマトリクス回路１６を含む処理系１９が行う処理を一括して行うようにしたものである。
【００１６】
この発明の一実施形態の全体的な構成の一例を図２に示す。受信アンテナ１１、チューナー１２および中間周波増幅回路１３によって順次なされる処理によって生成されるコンポジット信号がＡ／Ｄ変換器２１に供給され、例えば色副搬送波周波数ｆ_SCの４倍のサンプリング周波数（４ｆ_SC）の下でＡ／Ｄ変換されてクラス分類適応処理回路２２に供給される。クラス分類適応処理回路２２は、ベースバンドのＹ，Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙコンポーネント信号を生成し、生成したＹ，Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙコンポーネント信号をマトリクス回路２３に供給する。マトリクス回路２３は、供給される信号に基づいて原色Ｒ，Ｇ，Ｂ信号を生成し、生成した原色Ｒ，Ｇ，Ｂ信号をＣＲＴ１７に供給する。
【００１７】
また、この発明の一実施形態の全体的な構成の他の例を図３に示す。受信アンテナ１１、チューナー１２および中間周波増幅回路１３によって順次なされる処理によって生成される信号がＡ／Ｄ変換器３１に供給され、Ａ／Ｄ変換されてクラス分類適応処理回路３２に供給される。クラス分類適応処理回路３２は、供給される信号に基づいて原色色信号Ｒ，Ｇ，Ｂを生成し、生成した原色色信号Ｒ，Ｇ，ＢをＣＲＴ１７に供給する。
【００１８】
クラス分類適応処理回路２２またはクラス分類適応処理回路３２の構成について、図４を参照して説明する。コンポジット信号としてのＮＴＳＣ信号が領域抽出回路５１、５５に供給される。領域抽出回路５１は、供給されるＮＴＳＣ信号から注目画素および／または注目画素に対して所定の位置にある画素をクラスタップ、すなわちクラス分類を行うために必要な画素として抽出する。パターン検出回路５２は、領域抽出回路５１によって抽出されたクラスタップのデータに基づいて、入力するＮＴＳＣ信号に係る画像のパターンを検出し、検出結果をクラスコード決定回路５３に供給する。
【００１９】
クラスコード決定回路５３は、パターン検出回路５２から供給される検出結果に基づいてクラスコードを発生する。発生したクラスコードは、係数メモリ５４に供給される。係数メモリ５４は、後述する学習によって求められたクラス毎の予測係数を予め記憶しており、記憶内容の内から、クラスコードに対応する予測係数を出力する。係数メモリ５４の出力は予測演算回路５６に供給される。
【００２０】
一方、領域抽出回路５５は、供給されるＮＴＳＣ信号から、注目画素と所定の位置関係にある画素を抽出し、抽出した画素に係る画素データを予測演算回路５６に供給する。予測演算回路５６は、供給される画素データと、係数メモリ５４の出力とから、予測画像信号内の画素、すなわち注目画素位置における予測画素値ｙを以下の式（１）に従う予測演算によって生成する。なお、予測演算に使用される画素（領域抽出回路５５が抽出する画素）は、予測タップと称される。
【００２１】
ｙ＝ｗ₁ ×ｘ₁ ＋ｗ₂ ×ｘ₂ ＋‥‥＋ｗ_n ×ｘ_n （１）
ここで、ｘ₁ ，‥‥，ｘ_n が予測タップであり、ｗ₁ ，‥‥，ｗ_n が予測係数である。
【００２２】
この発明の一実施形態では、上述したようにして生成される予測画像信号はコンポーネント信号である。かかるコンポーネント信号を図１〜図３等におけるＣＲＴ１７と同様な画像表示に係る部材に供給するように構成することにより、テレビジョン受像機等の画像表示装置を構成することができる。
【００２３】
この発明は、クラス分類適応処理を用いてコンポジット−コンポーネント変換を行うものなので、上述したような処理によって予測推定される画素データｙは、コンポーネント信号に対応するものとされる。この発明の一実施形態は、画素データｙが輝度信号Ｙに対応するものである。但し、画素データｙを色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙ，または原色色信号Ｒ，Ｇ，Ｂ等のコンポーネント信号に対応させる場合にもこの発明を適用することは可能である。
【００２４】
次に、学習すなわち、クラス毎の予測係数を得るための構成の一例を図５に示す。一般に、学習を行うためには、クラス分類適応処理によって生成されるべき信号と同一の信号形式の信号（以下、教師信号と称する）が使用される。そして、教師信号に基づいて生成される、クラス分類適応処理における入力画像信号と同一の信号形式の信号（以下、生徒信号と称する）と、教師信号とに基づく演算によって予測係数が決定される。
【００２５】
ここでは、教師信号として輝度信号Ｙが入力される。輝度信号Ｙは、ＮＴＳＣエンコーダ６１と正規方程式生成回路６６とに供給される。また、色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−ＹがＮＴＳＣエンコーダ６１に供給される。ＮＴＳＣエンコーダ６１は、供給されるＹ，Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙを生徒信号としてのＮＴＳＣ信号に変換し、このＮＴＳＣ信号を領域抽出回路６２、６５に供給する。領域抽出回路６２は、供給されるＮＴＳＣ信号からクラスタップを抽出し、抽出したクラスタップをパターン検出回路６３に供給する。パターン検出回路６３は、供給されるクラスタップに基づいて、ＮＴＳＣ信号のパターンを検出し、検出結果をクラスコード決定回路６４に供給する。
【００２６】
クラスコード決定回路６４は、パターン検出回路６３から供給される検出結果に基づいてクラスを決定し、決定したクラスに対応するクラスコードを発生する。発生したクラスコードは、正規方程式生成部６６に供給される。一方、領域抽出回路６５は、供給されるＮＴＳＣ信号から予測タップを抽出し、抽出した予測タップを正規方程式生成部６６に供給する。正規方程式生成部６６は、輝度信号Ｙと、領域抽出回路６５から供給される予測タップとに基づいて正規方程式を解くために必要なデータを生成する。正規方程式は、後述するように、クラス毎の予測係数を解とする方程式である。
【００２７】
正規方程式生成部６６の出力が係数決定回路６７に供給される。係数決定回路６７は、充分なデータが供給された場合に、例えば最小自乗法を用いて正規方程式を解くことによって、予測係数ｗ₁ ，‥‥，ｗ_n を算出する。算出された予測係数がメモリ６８に供給され、記憶される。メモリ６８に記憶された予測係数が図４中の係数メモリ５４にロードされる。なお、上述の説明は輝度信号Ｙを予測するための予測係数を生成する場合についてのものであるが、Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙ，Ｒ，Ｇ，Ｂ等を予測するための予測係数を生成するためには、予測すべき信号をＹの代わりに教師信号として入力させれば良い。
【００２８】
正規方程式について説明する。上述の式（１）において、学習前は予測係数ｗ₁ ，‥‥，ｗ_n が未定係数である。学習は、クラス毎に複数の教師信号を入力することによって行う。教師信号としてｍ種類を入力する場合、式（１）から、以下の式（２）が設定される。
【００２９】
ｙ_k ＝ｗ₁ ×ｘ_k1＋ｗ₂ ×ｘ_k2＋‥‥＋ｗ_n ×ｘ_kn （２）
（ｋ＝１，２，‥‥，ｍ）
ｍ＞ｎの場合、予測係数ｗ₁ ，‥‥，ｗ_n は一意に決まらないので、誤差ベクトルｅの要素ｅ_k を以下の式（３）で定義して、式（４）によって定義される誤差ベクトルｅを最小とするように予測係数を定めるようにする。すなわち、いわゆる最小自乗法によって予測係数を一意に定める。
【００３０】
ｅ_k ＝ｙ_k −｛ｗ₁ ×ｘ_k1＋ｗ₂ ×ｘ_k2＋‥‥＋ｗ_n ×ｘ_kn｝ （３）
（ｋ＝１，２，‥‥，ｍ）
【００３１】
【数１】

【００３２】
式（４）のｅ² を最小とする予測係数を求めるための実際的な計算方法としては、ｅ² を予測係数ｗ_i (i=1,2‥‥）で偏微分し（式（５））、ｉの各値について偏微分値が０となるように各予測係数ｗ_i を定めれば良い。
【００３３】
【数２】

【００３４】
式（５）から各予測係数ｗ_i を定める具体的な手順について説明する。式（６）、（７）のようにＸ_ji，Ｙ_i を定義すると、式（５）は、式（８）の行列式の形に書くことができる。
【００３５】
【数３】

【００３６】
【数４】

【００３７】
【数５】

【００３８】
式（８）が一般に正規方程式と呼ばれるものである。ここで、Ｘ_ji（ｊ，ｉ＝１，２‥‥，ｎ），およびＹ_i （ｉ＝１，２‥‥，ｎ）は、教師信号および生徒信号に基づいて計算される。すなわち、正規方程式生成回路６６は、Ｘ_jiおよびＹ_i の値を算出して正規方程式（８）を決定し、係数決定回路６７は、正規方程式（８）を解いて各予測係数ｗ_i を定める処理を行う。なお、予測係数は、コンポジット信号としてのＮＴＳＣ信号中の各画素におけるクロマの位相（サンプリング周波数４ｆ_SCの下では、４種類のサンプリング位相）を考慮して、クロマの位相毎に生成される。
【００３９】
次に、この発明におけるクラス分類の方法について説明する。一般に、クラス分類適応処理においては、入力画像信号にクラスタップを張って信号の波形の特徴を求め、その特徴に応じたクラスに分類する。ＮＴＳＣ信号の波形の特徴を求める際には、ドット妨害、クロスカラー等のＹ／Ｃ分離エラーが画像のエッジ部分等の変化点で発生し易いことに留意して、当該変化点を捉えるようなクラス分類を行うことが有効であると考えられる。
【００４０】
但し、ＮＴＳＣ信号は、輝度信号Ｙの上にクロマ信号Ｃが平衡変調されて多重化されているので、そのままではうまく変化点を捉えることはできない。この点について図６を参照して説明する。図６はＮＴＳＣ信号を色副搬送波周波数ｆ_SCの４倍のサンプリング周波数（４ｆ_SC）でサンプリングした場合のクロマ信号Ｃの位相を示す略線図である。図６Ａは現在より２時点前のフィールドについて図示したものであり、図６Ｂは現在のフィールドについて図示したものである。
【００４１】
ここで、縦方向、横方向がそれぞれ、画像中の垂直、水平に対応しており、また、黒丸、黒四角、白丸、白四角がそれぞれ、注目画素のクロマ位相に対して０度、＋９０度、＋１８０度、＋２７０度の位相を示す。図６Ａと図６Ｂとにおいて、対応する位置の画素間で位相が１８０度ずれている。図６Ｂからわかるように、注目画素に対して同一位相となる画素は、注目画素に隣接する８個の画素中には含まれず、最も近接する画素でも注目画素から垂直方向に数えて２番目のものである。
【００４２】
かかる問題を考慮して有効なクラス分類を行うために、注目画素と時間的または空間的に近接する領域内の画素に対して簡易Ｙ／Ｃ分離を行い、その結果得られた出力からＡＤＲＣ（Adaptive Dynamic Range Coding ）処理によってパターンを検出し、クラス分類を行う方法が提案されている。しかし、このような方法は、以下のような欠点を有する。
【００４３】
すなわち、ＡＤＲＣとして例えば１ビットＡＤＲＣを用いる場合、レベル変化の大きい領域（ダイナミックレンジが大きい領域）では量子化ステップが粗くなってしまい、変化点を捉えるようなクラス分類ができないおそれがある。この点について、図７を参照して具体的に説明する。１ビットＡＤＲＣでは、点線で示すしきい値レベルより大きいレベルについて例えば'1' が出力され、しきい値レベルより小さいレベルについて例えば'0' がＡＤＲＣコードとして出力される。このため、矢印ａで示すような、変化幅が比較的小さくてもしきい値レベルを跨ぐようなレベル変化に対しては、ＡＤＲＣコードの出力反転が生じてレベル差が検出される。一方、矢印ｂで示すようにしきい値レベルを跨ぐようなレベル変化でない場合には、変化幅が大きくてもＡＤＲＣコードの出力反転が生じず、レベル差は検出されない。
【００４４】
このような状況を改善するためにＡＤＲＣの量子化ビット数を増やし、量子化ステップ幅を細かくすると、クラス数が大幅に増加し、ハードウエア規模が増大するという問題が生じる。
【００４５】
そこで、この発明では、注目画素と時間的または空間的に近接する領域内の画素に対して簡易Ｙ／Ｃ分離を行い、その簡易Ｙ／Ｃ分離によって得られた出力のレベルがクラスに反映されるようにすることにより、変化点を的確に捉えるようにクラス分類を行う。簡易Ｙ／Ｃ分離について図８を参照して説明する。まず、色に関して互いに逆位相の画素値の和をとり、その和を２で割った値を簡易輝度信号Ｙ’_i とする。この簡易輝度信号Ｙ’_i は、色の位相の影響が除去されたものであり、図８において点線で囲んだ領域内の変化を反映する値となる。また、注目画素と色に関して同位相の画素の画素値と逆位相の画素の画素値との差をとり、その差を２で割った値を簡易色差信号Ｃ’_i とする。この簡易色差信号Ｃ’_i は、色のサブキャリアの影響が除去されたものであり、図８において点線で囲んだ領域内の変化を反映する値となる。
【００４６】
すなわち、図８において、互いに交差する２本の斜線を付して示す注目画素ａ₅ と、ａ₅ と同じライン上にあるａ₄ ，ａ₆ に対して２フィールド前の同一位置の画素（すなわちａ₁₁，ａ₁₀，ａ₁₂）を用いて簡易Ｙ／Ｃ分離を行った結果をＹ’₁ ，Ｙ’₂ ，Ｙ’₃ およびＣ’₁ ，Ｃ’₂ ，Ｃ’₃ とする。ここで、Ｙ’_i およびＣ’_i （ｉ＝１，２，３）は、次の式で求められる。
【００４７】
Y'₁ =(a ₄ + a ₁₀）/2，Y'₂ =(a ₅ + a ₁₁）/2，Y'₃ =(a ₆ + a ₁₂）/2 （９）
C'₁ =( a ₁₀ - a ₄ ）/2，C'₂ =(a ₅ - a ₁₁）/2，C'₃ =(a ₁₂ - a ₆）/2（１０）
また、同様な方法でａ₅ およびａ₅ と同じライン上にあるａ₄ ，ａ₆ に対して１ライン前の同一位置の画素（ａ₂ ，ａ₁ ，ａ₃ ）を用いて簡易Ｙ／Ｃ分離を行った結果をＹ ₄ ’，Ｙ ₅ ’，Ｙ ₆ ’およびＣ ₄ ’，Ｃ ₅ ’，Ｃ ₆ ’とする。ここで、Ｙ’_i およびＣ’_i （ｉ＝４，５，６）は、次の式で求められる。
【００４８】
Y' ₄＝(a₄ + a ₁ ）/2，Y' ₅＝(a₅ + a ₂ ）/2，Y' ₆＝(a₆ + a ₃ ）/2 (11)
C' ₄＝(a₁ - a ₄ ）/2，C' ₅＝(a₅ - a ₂ ）/2，C' ₆＝(a₃ - a ₆ ）/2 (12)
また、同様な方法でａ₅ およびａ₅ と同じライン上にあるａ₄ ，ａ₆ に対して１ライン後の同一位置の画素（ａ₈ ，ａ₇ ，ａ₉ ）を用いて簡易Ｙ／Ｃ分離を行った結果をＹ’₇ ，Ｙ’₈ ，Ｙ’₉ およびＣ’₇ ，Ｃ’₈ ，Ｃ’₉ とする。ここで、Ｙ’_i およびＣ _i ’（ｉ＝７，８，９）は、次の式で求められる。
【００４９】
Y'₇ ＝(a₄ + a ₇ ）/2，Y' ₈＝(a₅ + a ₈ ）/2，Y' ₉＝(a₆ + a ₉ ）/2 (13)
C' ₇＝(a₇ - a ₄ ）/2，C' ₈＝(a₅ - a ₈ ）/2，C' ₉＝(a₉ - a ₆ ）/2 (14)
このようにして得られた、Ｙ’_i またはＣ’_i のレベル差をクラスに反映させることで、変化点を捉えるようなクラス分類を行う。具体的なクラス分類の一例として、Ｙ’_m とＹ’_n とのレベル差を、所定のしきい値を参照することによってクラスコードに対応させる方法がある。ここで、ｍ，ｎは、１，２，‥‥，９の範囲の値をとり得る。図９に、そのような処理を行う構成の一例を示す。Ｙ’_m とＹ’_n とが差分回路９１供給される。差分回路９１は、Ｙ’_m とＹ’_n とのレベル差Ｙ’_m −Ｙ’_n を求め、求めたレベル差Ｙ’_m −Ｙ’_n を絶対値回路９２に供給する。絶対値回路９２は、レベル差Ｙ’_m −Ｙ’_n の絶対値｜Ｙ’_m −Ｙ’_n ｜を求め、求めた絶対値｜Ｙ’_m −Ｙ’_n ｜を比較器９３に供給する。比較器９３は、絶対値｜Ｙ’_m −Ｙ’_n ｜と、外部から設定されるしきい値ｔｈとを比較し、比較結果に基づいて、次の式（１５）に従ってクラスコード出力を得る。
【００５０】
クラスコード出力＝０（｜Ｙ’_m −Ｙ’_n ｜＜ｔｈの時）
クラスコード出力＝１（｜Ｙ’_m −Ｙ’_n ｜≧ｔｈの時） （１５）
例えば以下のような６通りの（Ｙ’_m ，Ｙ’_n ）の組合わせについて上述したようにしてクラスコード出力を得ることにより、６ビットのクラスコードを発生させる場合には、注目画素ａ ₅ は２⁶ 個のパターンの何れかにクラス分類される。
【００５１】
（Ｙ’₁ ，Ｙ’₂ ），（Ｙ’₂ ，Ｙ’₃ ），（Ｙ’₄ ，Ｙ’₅ ）
（Ｙ’₅ ，Ｙ’₆ ），（Ｙ’₇ ，Ｙ’₈ ），（Ｙ’₈ ，Ｙ’₉ ）
次に、具体的なクラス分類の他の例として、Ｙ’_m とＹ’_n とのレベル差に加えてレベル変化の方向をもクラスコードに対応させる方法がある。図１０に、そのような処理を行う構成の一例を示す。Ｙ’_m とＹ’_n とが差分回路１０１に供給される。差分回路１０１は、Ｙ’_m とＹ’_n とのレベル差Ｙ’_m −Ｙ’_n を求め、求めたレベル差Ｙ’_m −Ｙ’_n を比較器１０２に供給する。比較器９３は、外部から設定される２種類のしきい値ｔｈ，−ｔｈを参照して、レベル差Ｙ’_m −Ｙ’_n に基づいて次の式（１６）に従ってクラスコード出力を得る。
【００５２】
クラスコード＝０（Ｙ’_m −Ｙ’_n ≦−ｔｈの時）
クラスコード＝１（−ｔｈ＜Ｙ’_m −Ｙ’_n ＜ｔｈの時）
クラスコード＝２（Ｙ’_m −Ｙ’_n ≧ｔｈの時） （１６）
例えば以下のような６通りの（Ｙ’_m ，Ｙ’_n ）の組合わせについて上述したようにしてクラスコード出力を得る場合には、注目画素ａ ₅ は、３⁶ 個のパターンの何れかにクラス分類される。
【００５３】
（Ｙ’₁ ，Ｙ’₂ ），（Ｙ’₂ ，Ｙ’₃ ），（Ｙ’₄ ，Ｙ’₅ ）
（Ｙ’₅ ，Ｙ’₆ ），（Ｙ’₇ ，Ｙ’₈ ），（Ｙ’₈ ，Ｙ’₉ ）
以上のようなクラス分類は、Ｙ’_i をＣ’_i に置き換えることにより、簡易クロマ信号Ｃ’_i を用いたクラス分類についても適用することができる。
【００５４】
なお、図４中の領域抽出回路５５および／または図５中の領域抽出回路６５によって切り出される予測タップのタップ構造の一例を図１１に示す。ここで、注目画素には互いに交差する２本の斜線を付して示す。ここでは、注目画素を含む現フィールド内の１５個の画素と、２フィールド前のフィールド内の５個の画素との計２０個のタップ（点線で囲んで示した）と、オフセット成分に対して割り当てられる１個のタップの計２１個の画素が予測タップとして使用される。ここで、オフセット成分は、コンポジット−コンポーネント変換処理において、コンポジット信号とコンポーネント信号との間に生じるＤＣ的なずれである。
【００５５】
オフセット成分に対して割り当てられる予測タップは、他の予測タップと同様に扱うことができる。また、かかるオフセット成分は理論的な計算によって求めることもできるので、オフセット成分に対して割り当てられる予測タップのデータとして、理論値を固定的に用いるようにしても良い。一般的には、予測タップについて上述した２個の扱いの何れを用いても、実際上は同様の動作精度が得られる。
【００５６】
上述したようなクラス分類を行い、その結果に基づくクラス分類適応処理によってコンポジット−コンポーネント変換を行うための手順について、図１２のフローチャートを参照して説明する。ステップＳ１として予測生成すべき注目画素を選択する。ステップＳ２として、コンポジット信号から注目画素およびその近傍の画素を抽出する。ステップＳ３として、ステップＳ２によって抽出された画素のデータに基づく上述の式（９）〜式（１４）等に従う演算により、簡易Ｙ／Ｃ分離を行う。そして、ステップＳ４として、簡易Ｙ／Ｃ分離出力のレベル差に対して図９、図１０等を参照して上述したような処理を行ってクラスコードを生成する。ステップＳ５としてクラス分類を行う。
【００５７】
次に、ステップＳ６として、ステップＳ５によるクラス分類の結果に対応する予測係数を読み出す。ここで、読み出されるべき予測係数は、図４中の係数メモリ５４等の所定の記憶回路に予め記憶されている。一方、ステップＳ７として、ＮＴＳＣ信号中の、注目画素およびその近傍の画素の内から予測タップを抽出する。ステップＳ８として、ステップＳ６によって読み出された予測係数とステップＳ７によって抽出された予測タップとを使用して、上述の式（１）等に従う予測演算を行う。
【００５８】
さらに、ステップＳ９として、ステップＳ８によって予測生成されたコンポーネント信号を出力する。そして、ステップＳ１０として、全ての画素の予測生成が終了したか否かを判定する。全ての画素の予測生成が終了したと判定される場合には処理を終了し、それ以外の場合にはステップＳ１に移行して、予測生成すべき画素を注目画素として選択し、ステップＳ２〜ステップＳ９の処理を行う。
上述したこの発明の一実施形態は、コンポジット信号としてのＮＴＳＣ信号からコンポーネント信号としての輝度信号Ｙを予測するものであるが、ＮＴＳＣ信号以外の信号をコンポジット信号として用いる場合にもこの発明を適用することができる。
【００５９】
また、輝度信号Ｙ以外のコンポーネント信号、例えば色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙ，または原色色信号Ｒ，Ｇ，Ｂ等に対応させる場合にも、この発明を適用することができる。さらに、予測した輝度信号Ｙを原コンポジット信号から差し引くことによって色信号Ｃを得るようにしても良いし、逆に、クラス分類適応処理によって色信号Ｃを予測し、予測した色信号Ｃを原コンポジット信号から差し引くことによって輝度信号Ｙを得るようにしても良い。
【００６０】
また、クラス分類を行う際に、２フレーム間の差分をとる等の動き検出回路を使用して、入力するコンポジット信号に係る画像のおける動きの有無を検出し、その検出結果をクラス分類結果に反映させるようにすることにより、さらに画質を向上させることができる。
【００６１】
また、上述したこの発明の一実施形態は、テレビジョン受像機においてコンポジット−コンポーネント変換を行う場合においてこの発明を適用したものであるが、この発明の適用対象はこれに限定されるものではない。例えば、テレビジョン受像機用のチューナやアダプタ、ＶＴＲ等のビデオレコーダ、および放送業務用の設備において画像情報変換を行う場合に、この発明を適用することができる。
【００６２】
この発明は、上述したこの発明の一実施形態に限定されるものでは無く、この発明の主旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
【００６３】
【発明の効果】
上述したように、この発明は、入力画像信号にコンポジット−コンポーネント変換等の画像情報変換を施すに際し、クラスタップとして抽出した、注目画素の周囲の画素データに、簡易Ｙ／Ｃ分離等の画素の位相に関連する演算処理を行い、かかる演算処理の結果として得られるデータ間の差分を計算し、差分に基づいて注目画素の周囲のクラスを示すクラスコードを生成するようにしたものである。
【００６４】
簡易Ｙ／Ｃ分離等の演算処理の結果に基づいてクラス分類を行うようにしたので、クロマに関して注目画素と同位相の画素のみをクラスタップとしてクラス分類を行う場合に比較して、注目画素により近い位置の画素データに基づいてクラス分類を行うことが可能となる。従って、注目画素の近傍の波形パターンをクラス分類適応処理結果に反映させることができる。
【００６５】
特に、ドット妨害、クロスカラー等のＹ／Ｃ分離エラーが発生し易い画像のエッジ部分等の変化点を捉えるようなクラス分類を行うことが可能となるので、静止画に限らず、動画に対しても、ドット妨害、クロスカラー等のＹ／Ｃ分離エラーを軽減することができ、画質を向上させることが可能となる。
【００６６】
また、簡易Ｙ／Ｃ分離等の演算処理の結果として得られるデータ間の差分に基づいて波形パターンを検出するようにしたので、ＡＤＲＣ等によって波形パターンを検出する場合と比較して、簡易Ｙ／Ｃ分離等の演算処理出力のレベル変化をクラス分類結果に反映させることができ、注目画素の近傍の変化をより的確に捉えることができる。
【００６７】
また、コンポジット信号にＹ／Ｃ分離を施し、その後のマトリクス処理等によってコンポーネント信号を得るような処理を行う従来の構成に比較して、回路規模を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＮＴＳＣ方式の一般的なテレビジョン受像機の全体的な構成の一例を示すブロック図である。
【図２】この発明の一実施形態における全体的な構成の一例を示すブロック図である。
【図３】この発明の一実施形態における全体的な構成の他の例を示すブロック図である。
【図４】この発明の一実施形態における予測推定に係る構成の一例を示すブロック図である。
【図５】この発明の一実施形態における学習に係る構成の一例を示すブロック図である。
【図６】ＮＴＳＣ信号中の画素の位相について説明するための略線図である。
【図７】ＡＤＲＣ処理によるクラス分類の問題点について説明するための略線図である。
【図８】簡易Ｙ／Ｃ分離について説明するための略線図である。
【図９】クラスコードの発生に係る構成の一例を示す略線図である。
【図１０】クラスコードの発生に係る構成の他の例を示す略線図である。
【図１１】予測タップのタップ構造の一例を示す略線図である。
【図１２】この発明の一実施形態におけるコンポジット−コンポーネント変換処理の手順について説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
２２、３２・・・クラス分類適応処理部、９１・・・減算器、９３・・・比較回路、１０１・・・減算器、１０２・・・比較回路

Claims (5)

1. 入力画像信号から、注目画素と上記注目画素に対して所定の位置関係にある画素を選択する第１の画像データ選択手段と、
   上記第１の画像データ選択手段の出力に基づいて上記所定の画素の位相に関連する所定の演算処理を行い、上記注目画素における演算処理の結果と上記注目画素に対して所定の位置関係にある画素における演算処理の結果のデータ間の差分を計算する減算手段と、
   上記減算手段の出力に基づいて、第１および第２のしきい値を参照して３値化処理を施し、コードを順次出力する比較手段と、
   上記比較手段から順次出力されるコードから上記注目画素の近傍におけるクラスを示すクラスコードを生成するクラスコード生成手段と、
   上記入力画像信号から、上記注目画素に対して所定の位置関係にある画素を選択する第２の画像データ選択手段と、
   上記クラス毎に予め決定された予測係数を記憶し、上記クラスコード生成手段の出力に対応する予測係数を出力する係数記憶手段と、
   上記係数記憶手段の出力と、上記第２の画像データ選択手段の出力とに基づいて、所定の演算処理を行って予測画素信号を生成する予測演算処理手段と
   を有し、
   上記入力画像信号はＮＴＳＣ信号であり、
   上記所定の演算処理は、当該画素と当該画素に対して１ライン分先行する画素との和の１／２の値を算出する処理、または、当該画素と当該画素に対して１ライン分先行する画素との差の１／２の値を算出する処理を行う画像情報変換装置。
2. 上記第２の画像データ選択手段は、
   上記注目画素と、上記注目画素を含むフィールド内で上記注目画素の周囲に位置する所定個数の画素と、上記注目画素を含むフィールド以外のフィールド内で、上記注目画素に対応する位置の画素を含む所定個数の画素とを抽出する請求項１記載の画像情報変換装置。
3. 上記予測演算処理手段は、
   上記第２の画像データ選択手段の出力と共に、画像情報変換に際して上記入力画像信号と上記予測画像信号との間に生じるオフセット成分を使用して、上記所定の演算処理を行う請求項１記載の画像情報変換装置。
4. 入力画像信号から、注目画素と上記注目画素に対して所定の位置関係にある画素を選択する第１の画像データ選択ステップと、
   上記第１の画像データ選択ステップの出力に基づいて上記所定の画素の位相に関連する所定の演算処理を行い、上記注目画素における演算処理の結果と上記注目画素に対して所定の位置関係にある画素における演算処理の結果のデータ間の差分を計算する減算ステップと、
   上記減算ステップの出力に基づいて、第１および第２のしきい値を参照して３値化処理を施し、コードを順次出力する比較ステップと、
   上記比較ステップから順次出力されるコードから上記注目画素の近傍におけるクラスを示すクラスコードを生成するクラスコード生成ステップと、
   上記入力画像信号から、上記注目画素に対して所定の位置関係にある画素を選択する第２の画像データ選択ステップと、
   上記クラス毎に予め決定された予測係数を記憶し、上記クラスコード生成ステップの出力に対応する予測係数を出力する係数記憶ステップと、
   上記係数記憶ステップの出力と、上記第２の画像データ選択ステップの出力とに基づいて、所定の演算処理を行って予測画素信号を生成する予測演算処理ステップと
   を有し、
   上記入力画像信号はＮＴＳＣ信号であり、
   上記所定の演算処理は、当該画素と当該画素に対して１ライン分先行する画素との和の１／２の値を算出する処理、または、当該画素と当該画素に対して１ライン分先行する画素との差の１／２の値を算出する処理を行う画像情報変換方法。
5. 入力画像信号から、注目画素と上記注目画素に対して所定の位置関係にある画素を選択する第１の画像データ選択手段と、
   上記第１の画像データ選択手段の出力に基づいて上記所定の画素の位相に関連する所定の演算処理を行い、上記注目画素における演算処理の結果と上記注目画素に対して所定の位置関係にある画素における演算処理の結果のデータ間の差分を計算する減算手段と、
   上記減算手段の出力に基づいて、第１および第２のしきい値を参照して３値化処理を施し、コードを順次出力する比較手段と、
   上記比較手段から順次出力されるコードから上記注目画素の近傍におけるクラスを示すクラスコードを生成するクラスコード生成手段と、
   上記入力画像信号から、上記注目画素に対して所定の位置関係にある画素を選択する第２の画像データ選択手段と、
   上記クラス毎に予め決定された予測係数を記憶し、上記クラスコード生成手段の出力に対応する予測係数を出力する係数記憶手段と、
   上記係数記憶手段の出力と、上記第２の画像データ選択手段の出力とに基づいて、所定の演算処理を行って予測画素信号を生成する予測演算処理手段と
   を有し、
   上記入力画像信号はＮＴＳＣ信号であり、
   上記所定の演算処理は、当該画素と当該画素に対して１ライン分先行する画素との和の１／２の値を算出する処理、または、当該画素と当該画素に対して１ライン分先行する画素との差の１／２の値を算出する処理を行う画像情報変換によって得られる信号に基づく表示を行う表示装置。

Images