JPH0223068B2

JPH0223068B2 -

Info

Publication number: JPH0223068B2
Application number: JP56150009A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Tanaka
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1981-09-22
Filing date: 1981-09-22
Publication date: 1990-05-22
Also published as: JPS5851672A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、テレビジヨン画像等の鮮鋭度を改善
しようとするものである。

従来のいわゆる鮮鋭度改善装置においては、画
像の高周波成分を分離抽出し、これを原信号に加
算して強調する方法が多く用いられている。

すなわち第１図、第２図はそれぞれその一例で
あつて、第１図においては入力端子１０１に供給
された信号が１次微分回路１０２及び２次微分回
路１０３に供給され、この２次微分出力と原信号
とが加算回路１０４で加算されて出力端子１０５
に取り出される。また第２図においては、入力端
子１０１からの信号が任意の遅延回路１０６，１
０７に供給され、原信号と遅延回路１０６，１０
７からの信号とがそれぞれ−１／２、１、−１／２のゲインで混合回路１０８で混合され、この混合出力
と遅延回路１０６の出力信号とが加算回路１０９
で加算されて出力端子１０５に取り出されるこれらの回路において、周波数特性がそれぞれ
各図のＢのようになり、高周波成分が強調されて
いる。ここで強調される周波数のピーク値を1.5
〜2.0MHzとするのが、視覚上最良であるとされ
ている。

ところがこれらの方法の場合に、高周波成分を
強調することにより鮮鋭度が改善される反面、ノ
イズが増大してしまう。またピーク周波数に近い
周波数の繰り返し模様の画像に対して強調が行わ
れすぎて画像が不自然になつてしまう。

すなわち第３図は後者の理由を説明するための
具体的な波形例を示す。ここで原信号がステツプ
状の波形の場合Ａ、パルス状の波形の場合Ｂ、繰
り返し信号の場合Ｃをそれぞれ考えると、これら
の信号の高周波成分はＡ→Ｃの順で多くなる。こ
のため強調信号の量も図示のようにＡ→Ｃの順で
多くなり、Ａの場合に対して、Ｂ、Ｃの場合では
約２倍になる。

従つて例えばＡの場合の強調信号の量を最良と
した場合には、文字等の細かい画像に相当する
Ｂ、Ｃの場合において強調信号が多くなりすぎ、
極めて不自然な画像になつてしまう。

さらにこのような鮮鋭度の改善を画像の垂直方
向に関して行う場合に、従来は第２図において遅
延回路１０６，１０７の遅延量を１水平期間にし
て行われている。

ところがその場合に、一般に放送波、カメラ出
力、VTR出力等の映像信号は、映像信号源の信
号処理過程等において１水平期間ごとのペデスタ
ルレベルが変動するいわゆるラインクローリング
を生じている。この変動は極めて小さく（５％以
下）、通常は問題にならないが、このような信号
を上述の鮮鋭度改善装置に供給した場合、この変
動が上述の第３図のＣの場合の繰り返し信号に相
当するため、これが著しく強調されて画質を極め
て劣化させてしまう。

すなわち第４図において、垂直方向で輝度信号
がステツプ状に変化する信号において、Ａのよう
にラインクローリングがない場合には強調信号は
ＢのようになつてＣに示すように鮮鋭度が改善さ
れる。これに対してＤのようにラインクローリン
グが生じていた場合には、強調信号にＥに示すよ
うにラインクローリングと同等の信号が重畳さ
れ、Ｆに示すようにラインクローリングが強調さ
れてしまう。

そこでこのようなラインクローリング成分の影
響を除くために、リミツタ回路を設けて強調信号
の低レベル部分を除去することも提案されたが、
これでは強調信号自身も除去されるために鮮鋭度
改善効果が著しく低下してしまう。これは特に低
レベルの信号程改善効果が大きいために問題であ
る。

本発明はこのような点にかんがみ、上述のよう
な問題を生じない、新規な鮮鋭度改善装置を提供
するものである。

ところで従来の鮮鋭度改善装置は、画像を周波
数成分の合成と考え、特定の帯域（高周波成分）
を強調することによつて鮮鋭度を改善しようとす
るものであつて、これは一種の周数数フイルタで
ある。これに対して本願発明者は先に信号をパタ
ーン空間に変換し、このパターン空間の変形によ
つてフイルタリングを行うフイルタ装置を提案し
た。本発明はこのようなフイルタ装置を応用した
ものである。

すなわち本発明においては、画像をパターン空
間上に分布するパターン成分の合成と考え、特定
のパターン成分を強調することによつて鮮鋭度を
改善しようとするものである。

以下にまず本願発明者が先に提案したフイルタ
装置の一例について説明しよう。

まずパターン空間について説明する。例えば１
フレームのテレビ信号を垂直水平にそれぞれｍ、
ｎ個の画素から構成されていると考え、各画素の
振幅を、ｆ（x_i，y_i）但し、１ｉ＜ｍ，１ｊ＜ｎとすると、上述のテレビ信号はｆ（x_i，y_j）をｍ
×ｎ＝ｋ個順に並べたものとみなすことができ
る。これを例えば〓＝（f₁，f₂……f_k）但し、f₁＝ｆ（x1，y1）； f_k＝ｆ（x_n，y_o）と表わすことにより、この１フレームのテレビ信
号をｋ次元のベクトル〓として考えることができ
る。

このようにして、複数の時点の信号のレベルを
それぞれの次元に当てはめてベクトル表現したと
きにできる多次元空間をパターン空間と称する。

同様にして、隣接する３点の信号のレベル
f_t-1，f_t，f_t+1（２ｔ＜ｋ―１）を用いて３次元
のパターン空間を構成することができる。

第５図はそのような３次元パターン空間の斜視
図であつて、それぞれのベクトルは信号の最大レ
ベルによつて包囲される空間内の任意の点で表わ
される。

この３次元パターン空間において、原点Ｏとベ
クトルが最大の点Ｐとの間を結ぶ線分は f_t-1＝f_t+1 であることを示している。

また第６図Ａに示す平面は f_t-1＝f_t≠f_t+1 であることを示している。さらに第６図Ｂに示す
平面は f_t-1≠f_t＝f_t+1 であることを示しており、これらは信号がステツ
プ状に変化していることを示している。

これに対して第６図Ｃに示す平面は f_t-1＝f_t+1≠f_t であることを示しており、これは信号が急激に変
化していることを示している。

そこでこの３次元パターン空間をＯ―Ｐ線の延
長上から見ると第７図のようになる。ここで各範
囲の信号はそれぞれ外周に図示のように変化して
いる。図において第５図のＯ―Ｐ線は原点、第６
図Ａの平面はＣ軸、Ｂの平面はＡ軸、Ｃの平面は
Ｂ軸で現わされる。

この場合に、本来の信号は隣接する信号間の相
関性が極めて強いために、第８図Ａに示すよう
に、Ａ―A′線〜Ｃ―C′線の範囲に集中して分布
し、Ｂ―B′線の近傍には存在しない。これに対
して、雑音等は隣接する信号間の相関性がないの
で、第８図Ｂに示すように全体に均一に分布す
る。

すなわち例えば第９図に示すような信号の場
合、これを上述のパターン空間に変換すると第１
０図のようになる。なお第９図中Γは信号の位置
を示す。

そしてこの場合に、第１０図の斜線の範囲外の
信号を、例えば矢印のように変形することによ
り、ノイズN₁〜N₃を除去することができる。

この変形は、例えば次のような論理演算にて行
うことができる。

すなわち f_t′＝MAX｛MIN（f_t-1，f_t）， MIN（f_t，f_t+1）， MIN（f_t-1，f_t+1）｝ ……(1) ＝MIN｛MAX（f_t-1，f_t）， MAX（f_t＋f_t+1），MAX（f_t-1，f_t+1）｝ ……(2) の論理演算にて変形を行う。ここでMAXは以下
のかつこ内で最大の物を取り出すこと、MINは
以下のかつこ内で最小の物を取り出すことを示し
ている。

この論理演算を行うことにより、例えば第９図
のノイズN₁の部分では、 f₈′＝MAX｛MIN（f₇，f₈），MIN（f₈，f₉）， MIN（f₇，f₉）｝＝MAX（f₈，f₈，f₇）＝f₇ となる。またノイズN₂の部分では、 f₁₁′＝MAX｛MIN（f₁₀，f₁₁），MIN（f₁₁，f₁₂）， MIN（f₁₀，f₁₂）｝＝MAX（f₁₀，f₁₂，f₁₀）＝f₁₂ となつて、ノイズN₁N₂が除去される。なおノイ
ズN₃についても、ノイズN₁と同様に除去され
る。

これに対して、例えばf₅の信号においては、 f₅′＝MAX｛MIN（f₄，f₅）， MIN（f₅，f₆）， MIN（f₄，f₆）｝＝MAX（f₄，f₅，f₄）＝f₅ となる。またf₆の信号においては、 f₆′＝MAX｛MIN（f₅，f₆）， MIN（f₆，f₇）， MIN（f₅，f₇）｝＝MAX（f₅，f₆，f₅）＝f₆ となつて、本来の信号がそのまま取り出される。

このようにしてこのフイルタ装置において、本
来の信号を劣化させることなく、フイルタリング
を行うことができる。

本発明はこのようなフイルタ装置を応用して鮮
鋭度の改善を行うものである。以下に図面を参照
しながら本発明の一実施例について説明しよう。

第１１図において、Ａ・Ｂ・Ｃの原信号は第３
図と同等であつて、上述の第９図と同様にΓは信
号の位置を示している。この信号を第１０図と同
様にパターン空間に変換すると第１２図のように
なる。

図中、〓₁，〓₂……は〓_t＝（f_t+1，f_t，f_t+1）を示している。このパターン空間において、ステ
ツプパターン等の特定パターンを変形することに
より、そのパターンを強調して鮮鋭度を改善する
ことができる。

そこで第１３図において、入力端子１に供給さ
れた信号が、１水平期間あるいは所望の鮮鋭度改
善の上限周波数（1.5〜2.0MHz）の１／２周期に相当する遅延回路２，３の直列回路に供給され、こ
の入力端子１からの信号及び遅延回路２，３の出
力信号がそれぞれローパスフイルタ４，５，６を
通じて取り出される。

このフイルタ４，５からの信号が、供給された
信号の内の最小の信号を取り出す論理演算
（MIN）回路７に供給され、フイルタ５，６から
の信号が同じくMIN回路８に供給される。これ
らのMIN回路７，８の出力信号が、供給された
信号の内の最大の信号を取り出す論理演算
（MAX）回路９に供給される。

従つてこれらの論理演算回路７〜９による回路
の論理式は、 MAX｛MIN（f_t-1，f_t），MIN（f_t，f_t+1）｝になる。この回路によりパターン空間において第
１４図Ａ，Ｂのような変形が行なわれる。これに
よつて正方向のパルスパターンが除去され、
MAX回路９の出力信号E₁は第１１図に示すよう
になる。

またMIN回路８，７の出力信号がMIN回路１
０に供給される。従つてこれらの論理演算回路
８，７，１０による回路の論理式は、 MIN｛MIN（f_t-1，f_t）， MIN（f_t，f_t+1）｝になり、パターン空間において第１５図Ａ，Ｂの
ような変形が行われる。これによつてMIN回路
１０の出力信号E₂は第１１図に示すようになる。

またフイルタ４，５からの信号がMAX回路１
１に供給され、フイルタ５，６からの信号が同じ
くMAX回路１２に供給される。さらにこれらの
MAX回路１１，１２の出力信号がMIN回路１３
に供給される。従つてこれらの論理演算回路１１
〜１３による回路の論理式は、 MIN｛MAX（f_t-1，f_t）， MAX（f_t，f_t+1）｝になり、パターン空間において第１６図Ａ，Ｂの
ような変形が行われる。これによつてMIN回路
１３の出力信号E₃は第１１図に示すようになる。

またMAX回路１１，１２の出力信号がMAX
回路１４に供給される。従つてこれらの論理演算
回路１１，１２，１４による回路の論理式は、 MAX｛MAX（f_t-1，f_t）， MAX（f_t，f_t+1）｝になり、パターン空間において第１７図Ａ，Ｂの
ような変形が行われる。これによつてMAX回路
１４の出力信号E₄は第１１図に示すようになる。

さらにMAX回路９の出力信号E₁及びMIN回路
１０の出力信号E₂が減算回路１５に供給され、 E₁―E₂ の減算が行われることにより、第１１図に示すよ
うな正方向の強調信号E₅が形成され、またMIN
回路１３の出力信号E₃及びMAX回路１４の出力
信号E₄が減算回路１６に供給され、 E₃―E₄ の減算が行われることにより、第１１図に示すよ
うな負方向の強調信号E₆が形成される。これら
の正負方向の強調信号E₅，E₆がアツテネータ１
７，１８を通じて加算回路１９に供給され、第１
１図に示すような強調信号E₇が形成されて出力
端子２０に取り出される。そしてこの強調信号
E₇が原信号に加算されることにより、第１１図
に示すように鮮鋭度の改善が行われる。

こうして鮮鋭度の改善が行われるわけである
が、本発明によれば信号をパターン空間に変換
し、このパターン空間において特定のパターンを
変形してそのパターンを強調するようにしていた
ので、所望のパターンのみを強調することがで
き、第１１図に示すように、Ａのようなステツプ
パターンのみを強調して、Ｃのような繰り返しパ
ターンを強調しないようにすることができる。な
お、この図において、Ａ→Ｃの順で強調信号の量
が少なくなつている。

従つて例えば文字や、ラインクローリング等が
あつた場合にも、不自然な画像や、画質の劣化の
生じることがなく、常に最適な鮮鋭度改善を行う
ことができる。

さらに第１８図は第１３図の回路を具体的な回
路素子を用いて示したものであつて、図示のよう
にMIN回路７，８，１０，１３をpnp形トランジ
スタで形成し、MAX回路９，１１，１２，１４
をnpn形トランジスタで形成することができ、極
めて簡単な回路構成で本発明を実現することがで
きる。

また第１９図は本発明の他の例を示す。すなわ
ち上述の第１３図の回路の全体の論理式は、 MAX｛MIN（f_t-1，f_t）， MIN（f_t，f_t+1）｝ −MIN｛MIN（f_t-1，f_t）， MIN（f_t，f_t+1）｝＋MIN｛MAX（f_t-1，f_t）， MAX（f_t，f_t+1）｝ −MAX｛MAX（f_t-1，f_t）， MAX（f_t，f_t+1）｝であつたが、これは変形して次のように現わすこ
とができる。

MIN｛f_t，MAX（f_t-1，f_t+1）｝ −MIN（f_t-1，f_t，f_t+1）＋MAX｛f_t，MIN（f_t-1，f_t+1）｝ −MAX（f_t-1，f_t，f_t+1）そこで第１９図において、フイルタ４，６から
の信号をMAX回路２１及びMIN回路２２に供給
し、MAX回路２１の出力信号及びフイルタ５か
らの信号をMIN回路２３に供給し、MIN回路２
２の出力信号及びフイルタ５からの信号をMAX
回路２４に供給する。さらにフイルタ４，５，６
からの信号をMIN回路２５及びMAX回路２６に
供給する。そしてMIN回路２３，２５の出力信
号を減算回路１５に供給し、MAX回路２４，２
６の出力信号を減算回路１６に供給する。

この回路においても、上述と同様の強調信号を
得て、鮮鋭度の改善を行うことができる。

なお、上述の実施例において正方向の強調信号
は、ブルーミング等の問題からレベルを余り大き
くすることはできない。さらに負方向の強調信号
のみでも相当の改善を行うことができる。そこで
上述の第１３図，第１９図において、論理演算回
路７〜１０あるいは２１，２３，２５等による回
路は無くてもよい。

さらに本発明は、二次元を含む多次元のパター
ン空間においてフイルタリングすることもでき
る。

また本発明は、信号をアナログ信号あるいはデ
ジタル信号のいずれにおいて処理する場合にも適
用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は従来の装置の説明のための
図、第５図〜第１２図は本発明の説明のための
図、第１３図は本発明の一例の構成図、第１４図
〜第１７図はその説明のための図、第１８図，第
１９図は他の例の構成図である。１は入力端子、２，３は遅延回路、８〜１３は
論理演算回路、２０は出力端子である。

Claims

【特許請求の範囲】

１映像信号の所定の間隔で隣接する複数個の信
号を最大値回路と最小値回路を組合わせた演算回
路に供給し、該演算回路より鮮鋭度改善信号を得
るようにした鮮鋭度改善装置。