JPH03151785A - 適応型輪郭補正回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、固体撮像素子を用いたカメラのレジストレー
ション補正を電気的に行った際に生じる空間周波数成分
の劣化を、画素毎に適応補正する輪郭補正回路に関する
ものである。

（従来の技術〕 従来から知られているとおり、固体撮像素子におけるレ
ジストレーションのズレは、取付誤差およびレンズの収
差により起こる。ここで、取付けについては極めて精密
な治具によって行っているが、完全に誤差をなくすのは
困難である。

また固体撮像素子の場合、レジストレーションのズレは
、その取付精度で決ってしまうためレンズの倍率色収差
等のダイナミックな補正は、不可能であった。

（発明が解決しようとする課題） ところが現実には、ズームレンズを用いた場合、テレの
状態とワイドの状態とでレンズの色収差によりレジスト
レーションのズレが起こり、カメラのコンポジット出力
で著しく画質を損なうことになる。

そこで本出願人は、電気的な映像処理によって固体撮像
素子の張り付は誤差に対するスタティックな補正はもと
より、倍率色収差等のダイナミックに変化する誤差につ
いても実時間で補正しつるようにしたレジストレーショ
ン補正回路を本出願と同時に別の出願として提案してい
る。

すなわち、上記レジストレーション補正回路では、複数
組の固体撮像素子を用いたカラーテレビジョンカメラに
おいて、各々の固体撮像素子から得られる画像信号と、
それぞれの固体撮像素子の相対する受光部との関係が、
構造上等の問題により各組の組合せ間で一致しない場合
が多く、この関係においである１つの組合せを基準とし
、残りの組合せを当該基準の組合せに一致するようにす
るために、記憶装置等を用いて画像信号を座標変換１画
素補間している。

換言すれば、上記レジストレーション補正回路は、ラン
ダムアクセスメモリのアドレス変換と補間演算により、
人力カラー画像をズラすことができるが、この操作を行
うために１画素単位で補正情報を記憶した場合は膨大な
メモリを必要とする。このため、本発明では、従来のア
ナログ撮像管カメラの偏向系の制御に用いられているよ
うな、のこぎり波（ＳＡＷ）／パラボラ（ＰＡＲＡＢＯ
ＬＡ）信号を発生させて補正する従来と同様な方法で各
種の信号をデジタルで発生させ、その混合比を個別に設
定し得るように既に決定され記憶されている値で制御で
きるようにしたものである。

また、座標変換および画素補間処理において、補正係数
としてあらかじめ設定されたＤＣ，５ＡＷＴＯＯＴＨ，
ＰＡＲＡＢＯＬＡ等の係数を用いることができる。

さらに、画素補間の手法において、インタレース画像の
場合にはフィールド内袖間、フレーム内補間を含み、且
つ、両者の切り替えは画像の動きを検出し、動きのある
画素はフィールド内袖間、動きのない画素はフレーム内
補間とするのが好適である。

しかも、これら座標変換や画素補間において、ズームレ
ンズのズーム比による倍率色収差の修正や、レンズの交
換に対応するために、予め準備された複数の係数データ
間で選択的に使用することができる。

しかしながら、ある画像処理によりずれた映像情報を得
る場合、１画素単位のずれ量についてはランダムにアク
セスできるメモリなどにより物理的にアドレスを動かす
ことで合わすことかで咎、この場合は補間演算を用いず
に済むため周波数特性の劣化は無いが、１画素単位以内
のずれ量を表わすためには、隣接画素を用いて補間演算
を行なうといった手法が取られ、この場合各々の画素に
おいて補間係数が異なるため、例えば阜−の高周波成分
からなる映像であった場合、画面内で振幅特性が−様で
なくなるといった問題が生じる。

例えば第１Ｏ図に示すように、画面に一定の間隔ｔで白
黒を繰り返す細かい縦じまの映像を考える。この映像に
対して、画面のある部位においてｍ画素ピッチ（０≦ｍ
≦１）右へずらした場合、その部位に限り周波数特性が
劣化することになる。この周波数特性の劣化は第１１図
のようにｌ／（２τ）（τ＝１画素ピッチ）で最大減衰
を示すロールオフ特性を示し、係数により変化し、ずれ
が１／２画素の時が最大となる。第１０図の映像であれ
ば、ｔ＝τの時が係数による周波数劣化が最大となる。

すなわち、上記のような、画面に−様な単一周波数の映
像に対して、部位により異なる係数を与えたとしたら、
シェーディング状の色むらができてしまう。

さらに、この補間演算は垂直方向にも行われ、殊にイン
タレース走査を行うシステムにおいては、動きにより異
なった画素を用いるため、この現象は３次元的なものと
なり、現在までにこれの補正は行われていなかった。

よフて本発明の第１の目的は、上述の点に鑑み、隣接画
素を用いて画素毎に異なる係数の補間演算を行なって相
関のある基準画像に合わせるようなシステムにおいて、
補間の係数により、画素毎に、または、動きによりまち
まちになりうる特定画素のボケが考えられるが、その時
々の補間の係数に応じて基準画像から抽出した高域成分
を付加することにより、補間によって生じたボケを減少
するように動作させ、大幅な画質改善を図った輪郭補正
回路を提供することにある。

また本発明の第２の目的は、画素毎の補間係数に応じて
リアルタイムで画素毎に適応補正しつるようにした輪郭
補正回路を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る輪郭補正回路は、所定の隣接画素の各々に
対して異なった補間係数を乗じる補間演算を行い、相関
のある基準画像に他の画像を合わせるレジストレーショ
ン補正手段と、前記各画素の補間係数の割合および動き
に応じて、前記基準画像の信号により生成した輪郭補正
信号を当該画像信号に付加する補正手段とを備え、前記
補間演算によって失われる空間周波数成分を、画素毎に
リアルタイムにて適応補正することを特徴としたもので
ある。

（作　用） 本発明に係るレジストレーション補正手段において用い
られる補間係数は、フィードフォワード方式で何らかの
係数発生器により与えられるため、どの部位の画素がど
の様な補間がなされるかは、あらかじめ設定されている
。これは、とりもなおさずどの画素でどの様な周波数特
性の劣化があるかが決定されていることになる。

また、前記レジストレーション補正手段では、画素を補
間して、基準となる映像信号に合わせることが前提であ
るため、補間後の映像信号は、基準映像信号と被写体の
同一部分に対する信号位置が一致していると考えられる
。

すなわち、補間される画像信号において補間に用いる係
数によって劣化する周波数特性の逆特性を得る係数に変
換してその値を基準画像信号に乗算することにより、補
完によって失われたと思われる周波数成分を抽出し、そ
れを補間された信号の周波数劣化分の補正信号として用
い、補完前の原信号と同様な周波数成分をもった信号を
得ることができる。

さらに、インタレース走査を行うシステムで、動き検出
を行い、インフレーム・インフィールドにわけて補間演
算を行う場合においても、その動き検出信号を補正信号
を作り出す回路系と補正される回路系双方に与えること
により、全く同一条件で処理が行える。

（実施例） 本発明の具体的な実施例を説明する前に、本実施例によ
る輪郭補正の原理を述べる。

いま、画面の一部で“１”というレベルを持った第４図
（Ａ）のようなインパルスを右方向にｍ画素ピッチ（Ｏ
≦ｍ≦０．５）直線補間を用いてずらす場合を考えると
、第４図（Ｂ）の係数を用い、画素毎に隣接４画素で補
間演算を行い、第４図（Ｃ）を得ることができる。

この場合、第４図（Ｃ）のように変換された信号の周波
数特性は、第５図（＾）のように周波数１／２τ（τ＝
１画素幅）で最大減衰を示すロールオフ特性となる。

これに対して周波数特性の補正を行うには、第５図（Ｂ
）の特性で逆補正すればよく、そのときの係数は、第６
図のようになる。

補間された信号は、この時点でｍ画素ピッチずらしたこ
とにより、基準信号と位置があっていると考えられるた
め、基準信号（例えば、Ｇｃｈ信号）に第６図の係数を
かけ、第５図（Ｂ）の特性を持った周波数成分を抽出し
、補間された信号に加えることにより、補間によるボケ
を解消し、特に輝度信号につき理想的に改善することが
で各る。

次にこれを２次元に拡張した場合を考える。

例えば、水平方向のずれをｍ、垂直方向のずれをｎとし
た場合の補間係数を第７図（Ａ）とすると、この場合の
補間によるボケを補正するための基準信号の係数は第８
図（Ａ）〜第８図（０）のようになる。

補正方法は前述の１次元で述べたものと同様で、隣接４
画素に係数がかかることになる。

１ 次に、インタレース走査を行うシステムの場合について
述べる。

インタレース走査を行うシステムでは、垂直のとなりあ
う画素はフィールドが異なるため、動きに応じてインフ
レーム・インフィールドと用いる画素を切り換えるとい
った手法がとられる。

この場合でも第９図（＾）の補間係数に対して、第９図
（Ｂ）の補正係数を用い、基準信号から検出した動籾信
号により、双方の係数および処理（インフレーム・イン
フィールド）を切り換える。

以上のような動作を画面の各部位によって、その係数に
適応させて行うことにより、補間係数が異なっていても
、適切な周波数補間ができる。

当然のことながら補間が行われない場合は、その映像信
号に全く彫りを及ぼすことはない。

第１図は、本発明の一実施例全体を示すブロック図であ
る。本実施例は、３原色式のインタレース型固体撮像素
子カメラのレジストレーションずれをＧチャンネルの信
号を基準にして、電気的にＲおよびＢチャンネルの信号
をＧチャンネルの信　２ 号と一致させるものである。

第１図において、１　、２．１５．１６は１フイールド
遅延回路、３．３’　、　１７．１７’　は１ライン遅
延回路、４，５．６はランダムアクセスメモリ１．１８
、１９．２０はｎライン遅延回路（ｎ　＝　ＲＡＭ４，
５．６の遅延分）、７．２１はマルチプレクサ、８，９
゜２２、２３は１画素遅延素子、１０．１１．１２．１
３．２５゜２６、２７．２８は係数器、１４．２９．３
０．３０’は加算器、２４は係数変換器、３１は動き検
出器、３２は係数発生器、３３は同期信号発生器、３４
はマイクロコンピュータ、３５はズレ量制御系である。

本実施例においてレジストレーションずれを合わせるに
は、基準のＧチャンネルに対して、Ｒ−Ｂチャンネルを
、１画素単位毎のずれの場合は、ランダムアクセスメモ
リを用いた座標変換により行うと共に、１画素単位以内
のずれは、前述のような隣接４画素を用いた補間演算に
より行う。

入力されたＲ／Ｂチャンネル信号は、２つの１フイール
ド遅延回路１，２と、１つの１ライン遅延回路３により
、入力と比べ１フレーム＋１ライン遅れた信号をタイミ
ングの基準とし、その１フイールド後の信号と、１ライ
ン後の信号を得る。これらの信号は、動き検出回路３１
により発生される動き信号によって”静”の場合と、”
動”の場合とでマルチプレクサ７により図示のように切
り換えられる。

ＲＡＭ　４．　５．６は、係数発生器３２より与えられ
る係数の整数情報でアドレスを制御することにより、座
標変換を行い、１画素単位のズレを補正する。

次に１画素未満のズレは、８から１４の各回路により前
述のような、隣接４画素を用いた補間計算をして補正す
る。この際に、係数器１０〜１３は、係数発生器３２か
ら与えられる小数情報を用いる。

なお、図中の１５から２９は本実施例特有の振幅特性劣
化補正系であり、後に詳述する。

第２図は、第１図に示した係数発生器３２の詳細な構成
を示す。この係数発生器３２は、水平方向ズレ量制御系
と垂直方向ズレ量制御系とからなり、それぞれは、複数
の子め予想される補正信号の波形発生器とその量を制御
するかけ算器からなる。

波形はディジタル的に発生され、下位ｍビットを小数部
、上位ｎビットを整数部とし、マイクロコンピュータで
各波形の割合を制御した後、加算される。

水平と垂直方向にそれぞれ加算されたデータの整数部は
座標変換を行うＲＡＭのアドレス制御部へ出力され、小
数部は補間計算する４画素についての４つの係数として
出力される。

また、動餘信号により、フィールド内袖開用係数および
画素とフレーム内袖開用係数および画素を切り換えらえ
る。

マイクロコンピュータ３４から出力される各波形の混合
比を表わすデータは、実際にテストチャートを撮像して
、レジストレーションが一致するように人間があらかじ
め調整して得た結果を記憶したものである。

波形発生器は、例えば以下の波形を発生する。

　５ ・ＤＣｙ＝ａ　　（ａは定数） ・ＳＡＷ　　　　　　　　ｙ　＝　ａ　ｘ　＋　ｂ（軸
上） ・ＰＡＲＡ　　　　　　ｙ　＝　ａ　　（ｘ　−ｂ　）
　２＋　ｃ（軸上） ・ＳＡＷ　　　　　　　　ｘ　＝　ａ　ｙ　＋　ｂ（非
軸上） ・ＰＡＲＡ　　　　　ｘ＝ａ　（ｙ−ｂ）　２＋ｃ（非
軸上） このようにしてレジストレーションずれを合わせ、基準
のＧチャンネルに対して、Ｒ−Ｂチャンネルを、１画素
単位以上のずれは、ランダムアクセスメモリを用いた座
標変換により行い、１画素単位以内のずれは先にも述べ
た隣接４画素を用いた補間演算により行う。１画素単位
以上のずれ、すなわち座標変換により合わせ得るものに
ついては、映像信号の周波数特性に対してなんら影響を
与えないが、０．５画素や１．３画素といった１画素単
位以内のずれの成分を含むものについては、補間演算に
より合わせるため、係数に応じた周波数　６ 特性の劣化がある。

基準となるＧチャンネル信号系も、基本的にトＢチャン
ネルの回路構成と同様で、入力されたＧチャンネル信号
は、２つの１フイールド遅延回路１５．１６と、１つの
１ライン遅延回路１７により、入力と比べ１フレーム＋
１ライン遅れた信号を基準とし、その１フイールド後の
信号と、１ライン後の信号を得る。このうち、１フイー
ルド後の信号と、１ライン後の信号は、動き検出回路３
１により発生される動き信号によつて、”静”の場合は
前者の、°゛動”の場合は後者の４８号にマルチプレク
サ２１により切り換えられる。

ここで得られた信号と、ｌフレーム＋１ライン遅れの信
号（第３図参照）はそれぞれ、１画素遅延回路２２．２
３を通ることにより、隣接４画素を得る。

なお、Ｒｃｈ−Ｂｃｈは垂直の負方向のズレを表わすた
めに、本線信号がｎライン遅延しているため、ｎライン
遅延回路１８〜２０で位相を合わせている。

こうして得られた、隣接４画素は、次に係数器２５〜２
８を介した後に加算される。これらの係数器には、係数
発生器３２より発生された係数の小数部、すなわち、１
画素単位以内のずれの情報を用い、係数変換器２４によ
り、先に述べたように補間係数の逆特性を示す係数に変
換されたものが、リアルタイムで与えられる。

補間に用いられる係数（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）と振幅特性を
補正するための係数（＾、Ｂ、Ｃ，Ｄ）の関係は、第６
図に示すとうりで、互いに座標の等しい隣接４画素に対
応する。

加算器２９で加算された補正信号は加算器３０でＲチャ
ンネル、あるいは、Ｂチャンネルの信号と加算され、補
正が終了する。

〔発明の効果〕

本発明を実施することにより、以下に列挙する格別な効
果が得られる。

■　画面の部位により異なる係数の補間を行なうシステ
ムにおいて、係数によってまちまちになりうる画素のぼ
けを、その画面の部位における係数に応じて適切な補正
ができるため、特に輝度信号成分の周波数領域において
、補間前の画像信号とほぼ同等の解像度が得られる補間
回路を構成できる。

■　補間を行なわない部位に対しては、なんら影響を与
えない。

■　リアルタイム動作が可能なため、例えば、ズームレ
ンズの状態に応じたダイナミックな補正も可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例全体を示したブロック図、 第２図は第１図に示した係数発生器３２の詳細な構成を
示したブロック図、 第３図は本実施例におけるインタレース走査時の隣接４
画素を示す図、 第４図ないし第９図は本実施例における輪郭補正の原理
を示した図、 第１０図および第１１図は本発明の前提となるべき技術
を説明した図である。 １　、　２．１５．１６・・・１フイールド遅延回路、
３、３’　、　１７．１７’　・・・１ライン遅延回路
、４．５．６・・・ランダムアクセスメモリ、１８、１
９．２０・・・ｎライン遅延回路（ｎ　＝　ＲＡＭ４゜
５．６の遅延分）、 ７．２１・・・マルチプレクサ、 ８、９．２２．２３・・・１画素遅延素子、１０、１１
．１２．１３．２５．２６．２７．２８・・・係数器、
目、　２９．３０．３０’・・・加算路、２４・・・係
数変換器、 ３１・・・動き検出器、 ３２・・・係数発生器、 ３３・・・同期信号発生器、 ３４・・・マイクロコンピュータ、 ３５・・・ズレ量制御系。 　９ ０ 話 枦 ＣＢ） 第 図 Ｑ　＜、　ｍ　％０．５．　Ｏ≦ｎ≦０．５０．５＜ｍ
＜１．０≦ｎＱ０．５ Ｏ≦ｍ−０，５、０，５＜ｎ　＜　１ ０．５＜ｍ＜１　０．５＜ｎ＜　１ （Ｃ） 第８図 手続補正書

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）所定の隣接画素の各々に対して異なった補間係数を
   乗じる補間演算を行い、相関のある基準画像に他の画像
   を合わせるレジストレーション補正手段と、 前記各画素の補間係数の割合および動きに応じて、前記
   基準画像の信号により生成した輪郭補正信号を当該画像
   信号に付加する補正手段と を備え、前記補間演算によって失われる空間周波数成分
   を、画素毎にリアルタイムにて適応補正することを特徴
   とした適応型輪郭補正回路。