JPH0324830B2 - - Google Patents

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JPH0324830B2
JPH0324830B2 JP57157495A JP15749582A JPH0324830B2 JP H0324830 B2 JPH0324830 B2 JP H0324830B2 JP 57157495 A JP57157495 A JP 57157495A JP 15749582 A JP15749582 A JP 15749582A JP H0324830 B2 JPH0324830 B2 JP H0324830B2
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JP
Japan
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signal
sweep
signals
image
image processing
Prior art date
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JP57157495A
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Japanese (ja)
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JPS5947879A (en
Inventor
Shigeki Takeda
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Pioneer Corp
Original Assignee
Pioneer Electronic Corp
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Publication date
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Publication of JPH0324830B2 publication Critical patent/JPH0324830B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00Details of television systems
    • H04N5/14Picture signal circuitry for video frequency region

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は画像処理方式に関し、特にピントがぼ
けた画像やぶれの生じた画像を補正処理する画像
処理方式に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an image processing method, and particularly to an image processing method for correcting an image that is out of focus or an image that is blurred.

一般に、インパルス応答がh(t)なる系に信
号s(t)を加えると、その応答出力g(t)は、 g(t)=s(t)*h(t) ……(1) となる。ここに、*はたたみこみ積分を示す。t
を画像の一次元の変数と考えると、ピントぼけの
ない画像の場合のインパルス応答は、h(t)=δ
(t)であり、第1図Aに示すような単位衝撃波
で表わされる。これが、いわゆるピンボケのため
図Bのようにある広がりを持つたとすると、(1)式
のh(t)がこのピンボケを示す関数となり、通
常ガウス関数となる。
Generally, when a signal s(t) is added to a system whose impulse response is h(t), the response output g(t) is g(t)=s(t)*h(t)...(1) Become. Here, * indicates a convolution integral. t
Considering as a one-dimensional variable of the image, the impulse response for an unfocused image is h(t) = δ
(t) and is expressed by a unit shock wave as shown in FIG. 1A. Assuming that this has a certain spread as shown in Figure B due to so-called out-of-focus, h(t) in equation (1) becomes a function indicating this out-of-focus, and is usually a Gaussian function.

このh(t)のフーリエ変換をH()とすると
図Cの如くなり、ピンボケ画像から元の画像を復
元するには、インパルス応答のフーリエ変換が
1/H()なる系すなわち図Dに示す如き特性
の系を通せばよいことが判る。かかる処理は時間
領域でもまた周波数領域でも可能であるが、たた
みこみ積分よりもフーリエ変換の方が計算容易な
ために一般に周波数領域で行われる。この処理を
2次元に拡大したものが画像処理である。
If the Fourier transform of this h(t) is H(), it will be as shown in Figure C. In order to restore the original image from the out-of-focus image, the Fourier transform of the impulse response will be 1/H(), that is, as shown in Figure D. It turns out that it is sufficient to pass through a system of characteristics like this. Such processing can be performed in both the time domain and the frequency domain, but is generally performed in the frequency domain because Fourier transform is easier to compute than convolution. Image processing is a two-dimensional expansion of this processing.

この画像処理方法としては、2次元画像を第2
図に示す如くx軸方向(水平方向)とy軸方向
(垂直方向)に細分化して画素Zijを作つて行われ
るのが一般的である。ここで、最も簡単な例とし
て、点の画像がピンボケとなり、第3図及び第4
図A,Bに示すように2次元のガウス関数の画像
となつた場合を説明する。すなわち、点の画像を
Z軸上のインパルスであつて第5図Bのような場
合であるとし、これを 0(x,y)=δ(x)・δ(y) ……(2) とする。これがピンボケのために、 (x,y)=e-(x2+y2)/2 ……(3) となつたとする(尚、x,y成分が無相関かつ線
型であるとする)と、x,y共に一定の断面にお
ける各値も(3)式より同様にガウス関数となつて、
第4図A,Bのようになる。
This image processing method uses a two-dimensional image as a second
As shown in the figure, this is generally performed by subdividing pixels in the x-axis direction (horizontal direction) and y-axis direction (vertical direction) to create pixels Z ij . Here, as the simplest example, the image of the point becomes out of focus and the images shown in Figures 3 and 4
A case where the image becomes a two-dimensional Gaussian function image as shown in Figures A and B will be explained. In other words, suppose that the image of the point is an impulse on the Z-axis as shown in Figure 5B, and this can be expressed as 0 (x, y) = δ (x) · δ (y) ... (2) do. Assuming that this becomes out of focus, (x, y)=e -(x2+y2)/2 ...(3) (assuming that the x and y components are uncorrelated and linear), Each value in a cross section where both x and y are constant also becomes a Gaussian function from equation (3),
It will look like Figure 4 A and B.

まず、yが一定すなわち、y=y0,y1,……,
yM-1の場合に関しフーリエ変換して補正関数1/
H(X)=H-1(X)を乗じ、更に逆フーリエ変換
をする。すると画像がボケはy0すなわちy−Z平
面上に収束されて第5図Aの如くなる。同一操作
を今度はxが一定すなわちx=x0,x1,…,xN-1
について行えば、最終的にはもとの画像であるδ
(x)・δ(y)=Z00が復元されて、第5図Bの如
くになるのである。
First, y is constant, that is, y=y 0 , y 1 , ...,
For the case of y M-1 , Fourier transform is performed and the correction function 1/
Multiply by H(X)=H -1 (X) and perform inverse Fourier transform. Then, the blurred image is converged on y0 , that is, on the y-Z plane, and the image becomes as shown in FIG. 5A. The same operation is performed this time with x constant, i.e. x = x 0 , x 1 , ..., x N-1
If you follow the path, you will end up with the original image δ
(x)·δ(y)=Z 00 is restored and becomes as shown in FIG. 5B.

かかる従来の画像処理方式では、フーリエ変換
及びその逆変換に時間を要し、例えば1024点の画
素とし、各変換時間が500msとすれば、補正に要
する全時間は、最小でも 500ms×1024×4=2048sec となり、実時間処理は不可能である。
In such conventional image processing methods, it takes time for Fourier transform and its inverse transform. For example, if there are 1024 pixels and each transform takes 500 ms, the total time required for correction is at least 500 ms x 1024 x 4. = 2048 seconds, and real-time processing is impossible.

本発明の目的は、画像処理に要する時間をでき
るだけ少として略実時間処理を可能とする画像処
理方式を提供することである。
An object of the present invention is to provide an image processing method that enables substantially real-time processing by minimizing the time required for image processing.

本発明による画像処理方式は、時間的に連続す
る第1乃至第Mの所定方向掃引信号からなる画像
信号を第1の画像処理フイルタを介して当該所定
方向の画像補正をなし、しかる後に第1乃至第M
の掃引信号の互いに対応する各第1の区間の信号
部分を順次サンプリングして当該所定方向と直交
する第1の直交方向掃引信号に変換し、また、第
1乃至第Mの掃引信号の互いに対応する各第2の
区間の信号部分を順次サンプリングして第2の直
交方向掃引信号に変換し、このサンプリング変換
処理を順次行つて第1乃至第Nの直交方向掃引信
号を得、これら第1乃至第Nの直交方向掃引信号
を時間的に連続する一連の信号に変換してこれを
第2の画像処理フイルタを介して当該直交方向の
画像補正をなすようにしたことを特徴とするもの
である。
In the image processing method according to the present invention, an image signal consisting of first to Mth predetermined direction sweep signals that are continuous in time is subjected to image correction in the predetermined direction via a first image processing filter, and then the first 〜Mth
The signal portions of the corresponding first sections of the sweep signals are sequentially sampled and converted into first orthogonal direction sweep signals orthogonal to the predetermined direction, and The signal portion of each second section of The N-th orthogonal direction sweep signal is converted into a series of temporally continuous signals, which are then passed through a second image processing filter to perform image correction in the orthogonal direction. .

以下に図面を用いて本発明を説明する。 The present invention will be explained below using the drawings.

第6図は本発明の原理を示すブロツク図であ
り、時間的に連続したM本(第1乃至第M)に水
平掃引信号を1クレームとする画像信号は水平同
期分離器10に入力され、分離された水平同期信
号がスイツチング制御器11へ導入される。水平
同期分離器10を経た画像信号(水平同期信号も
含有している)は、先述したH-1()なる特性
を有する画像処理フイルタ12に入力されて水平
方向の補正が行われる。補正処理された画像信号
は、信号切換回路13へ導入されて、そのM個の
出力端子に夫々各水平掃引信号が分離して出力さ
れる。そのために、水平同期信号に同期して信号
切換回路13がスイツチング動作するように、制
御器11により制御がなされるようになつてい
る。
FIG. 6 is a block diagram showing the principle of the present invention, in which M temporally consecutive (first to Mth) image signals each consisting of a horizontal sweep signal are input to the horizontal synchronization separator 10; The separated horizontal synchronization signal is introduced into the switching controller 11. The image signal (which also contains a horizontal synchronization signal) that has passed through the horizontal synchronization separator 10 is input to the image processing filter 12 having the above-mentioned characteristic H -1 (), where correction in the horizontal direction is performed. The corrected image signal is introduced into the signal switching circuit 13, and each horizontal sweep signal is separately outputted to M output terminals of the signal switching circuit 13. For this purpose, the controller 11 controls the signal switching circuit 13 to perform a switching operation in synchronization with the horizontal synchronizing signal.

切換回路13による各分離出力すなわち第1乃
至第Mの水平掃引信号は、対応する遅延器14−
1〜14−Mに夫々入力され対応した遅延が行わ
れる。j番目(jは1〜Mのすべての数)の遅延
器14−jの遅延時間τjは、 τj=(M−j)・T+(j−1)・ΔT ……(4) となるように定められている。ここに、Tは1水
平掃引期間を示し、ΔTはT/Nを示す。尚、N
は正の整数とする。
Each separated output from the switching circuit 13, that is, the first to Mth horizontal sweep signals, is sent to the corresponding delay device 14-
1 to 14-M, respectively, and the corresponding delays are performed. The delay time τ j of the jth delay device 14-j (j is any number from 1 to M) is τ j = (M-j)・T+(j-1)・ΔT...(4) It is defined as follows. Here, T indicates one horizontal sweep period, and ΔT indicates T/N. Furthermore, N
is a positive integer.

各遅延器の出力はサンプリング及び垂直掃引変
換器15へ夫々入力される。この変換器15にお
いて、各水平掃引信号のN区間の信号部分のサン
プリングが行われて、後述するようにM本の水平
掃引信号がN本の垂直掃引信号に変換される。こ
のN本の垂直掃引信号は一連の連続する掃引信号
とするために、夫々所定の遅延処理が対応する遅
延器16−1〜16−Nにより行われる。i番目
(iは1〜Nのすべての数)の遅延器16−iの
遅延時間τiは、 τi(i−1)・(M−1)ΔT ……(5) となるように選定されている。
The output of each delay device is input to a sampling and vertical sweep converter 15, respectively. In this converter 15, sampling of signal portions of N sections of each horizontal sweep signal is performed, and the M horizontal sweep signals are converted into N vertical sweep signals as described later. These N vertical sweep signals are subjected to predetermined delay processing by corresponding delay devices 16-1 to 16-N in order to form a series of continuous sweep signals. The delay time τ i of the i-th (i is any number from 1 to N) delay device 16- i is selected to be τ i (i-1)・(M-1)ΔT...(5) has been done.

これら各遅延出力は加算器17にて合成されて
一連の連続したN本の垂直掃引信号となり、再び
H-1()の補正フイルタ18により垂直方向の
補正処理がなされる。この補正出力は垂直掃引デ
イスプレイ19に表示される。
These respective delayed outputs are combined in an adder 17 to become a series of N continuous vertical sweep signals, and then
Vertical correction processing is performed by the correction filter 18 of H -1 (). This corrected output is displayed on the vertical sweep display 19.

第7図は第6図に示したブロツクの動作を示す
波形図であり、本例では簡単化のためにM=4及
びN=5の場合すなわち、4本の水平掃引信号の
各々を5区間のサンプリングを行つて5本の垂直
掃引信号に変換する場合が示されているが、当然
にM,Nを一般化し得ることは明らかである。
FIG. 7 is a waveform diagram showing the operation of the block shown in FIG. 6. In this example, for simplicity, when M=4 and N=5, each of four horizontal sweep signals is Although a case is shown in which M and N are sampled and converted into five vertical sweep signals, it is obvious that M and N can be generalized.

先ず、画像入力信号として第7図Aに示す如く
第1乃至第4の連続した水平掃引信号が印加さ
れ、フイルタ12において水平方向の補正が実時
間で行われる。しかる後に、先ず第1の水平掃引
信号1が遅延器14−1において、(M−1)T
+0・ΔT=3Tだけ遅延されて出力される。この
第1の掃引信号1が丁度3Tだけ遅延されて出力
された波形を図Bに示し、この波形を基準として
各遅延器による第2、第3及び第4の掃引信号
2,3及び4の出力波形を図C,D及びEに夫々
示す。第2の掃引信号は2T+ΔTだけ遅延される
から、第1の掃引信号1に対しΔTだけ遅れてお
り、同様にして第3及び第4の各掃引信号3及び
4は夫々第1の掃引信号1に対し2ΔT及び3ΔT
だけ遅れて出力されることになる。
First, first to fourth consecutive horizontal sweep signals as shown in FIG. 7A are applied as image input signals, and correction in the horizontal direction is performed in real time in the filter 12. After that, first, the first horizontal sweep signal 1 is sent to the delay device 14-1 and becomes (M-1)T.
It is output after being delayed by +0・ΔT=3T. The waveform of the first sweep signal 1 delayed by exactly 3T is shown in Figure B, and the second, third and fourth sweep signals 2, 3 and 4 are generated by each delay device using this waveform as a reference. The output waveforms are shown in Figures C, D and E, respectively. Since the second sweep signal is delayed by 2T+ΔT, it is delayed by ΔT with respect to the first sweep signal 1, and similarly, each of the third and fourth sweep signals 3 and 4 is delayed by the first sweep signal 1. 2ΔT and 3ΔT for
will be output with a delay.

この時間遅れ関係を維持して各掃引信号は次段
のサンプリング回路15へ印加される。このサン
プリング回路ではΔTのサンプリング期間毎に第
1乃至第4の掃引信号の各区間1の信号部分を順
次サンプリングする。この一連のサンプリング出
力が4・ΔTだけの期間連続してサンプリング回
路15の出力端1に導出される。そして、この一
連のサンプリング動作が開始されてからΔTの時
間経過すれば、第1の掃引信号の第2のサンプリ
ング部分が遅延器14−1の出力から導出され、
これを基準として夫々ΔT,2ΔT,3ΔTだけ遅れ
て第2,3及び4の掃引信号の各第2のサンプリ
ング部分が導出されてくる。そこで、各掃引信号
の第2のサンプリング部分のサンプリング動作
が、先の第1のサンプリング部分の一連のサンプ
リング動作の開始からΔT後に続いて行われ、こ
の第2の一連のサンプリング出力が4・ΔTの期
間でかつ先の第1の一連のサンプリング出力に対
してΔTだけ遅れてサンプリング回路15の出力
端2から導出される。
Each sweep signal is applied to the sampling circuit 15 at the next stage while maintaining this time delay relationship. This sampling circuit sequentially samples the signal portion of each interval 1 of the first to fourth sweep signals every sampling period of ΔT. This series of sampling outputs is continuously delivered to the output terminal 1 of the sampling circuit 15 for a period of 4·ΔT. Then, when the time ΔT has elapsed after this series of sampling operations was started, the second sampling portion of the first sweep signal is derived from the output of the delay device 14-1,
Using this as a reference, the second sampling portions of the second, third, and fourth sweep signals are derived with delays of ΔT, 2ΔT, and 3ΔT, respectively. Therefore, the sampling operation of the second sampling portion of each sweep signal is performed successively ΔT after the start of the series of sampling operations of the first sampling portion, and this second series of sampling outputs is 4·ΔT. is derived from the output terminal 2 of the sampling circuit 15 during a period of .DELTA.T with respect to the previous first series of sampling outputs.

同様にして、第3,4及び5の各一連のサンプ
リング出力が各々4・ΔTの期間でかつ先の第1
の一連のサンプリング出力に対し2ΔT,3ΔT及
び4ΔTだけ夫々遅れて、回路15の出力端3,
4及び5から導出される。従つて、これら各一連
のサンプリング出力は互いにΔTづつ時間的に重
なり合つて回路15の各出力端から出力されるこ
とになるから、これらを時間的に連続した5本の
垂直掃引信号とするために、遅延器16−1〜1
6−5を通すことになる。
Similarly, each of the third, fourth, and fifth series of sampling outputs has a period of 4·ΔT and the previous first
The output terminals 3 and 3 of the circuit 15 are delayed by 2ΔT, 3ΔT, and 4ΔT, respectively, with respect to the series of sampling outputs of the circuit 15.
4 and 5. Therefore, each series of sampling outputs overlaps each other in time by ΔT and is outputted from each output terminal of the circuit 15. Therefore, in order to make these into five temporally continuous vertical sweep signals, , delay devices 16-1 to 1
It will pass 6-5.

すなわち、第1の一連のサンプリング出力すな
わち第1の垂直掃引信号に対し、第2の垂直掃引
信号は3・ΔTだけ第1の垂直掃引信号と重なつ
ているから、第2の垂直掃引信号は3・ΔTだけ
遅延器16−2において遅延される。同様に第
3,4,5の各垂直掃引信号の各々は6ΔT,
9ΔT,12ΔTだけ各遅延器16−3,16−4及
び16−5により遅延される。結局、図Fに模式
的に示す如く時間的に連続した5本の垂直掃引信
号に変換されたことになる。
That is, with respect to the first series of sampling outputs, that is, the first vertical sweep signal, the second vertical sweep signal overlaps with the first vertical sweep signal by 3·ΔT, so the second vertical sweep signal is It is delayed by 3·ΔT in the delay device 16-2. Similarly, each of the third, fourth, and fifth vertical sweep signals is 6ΔT,
It is delayed by 9ΔT and 12ΔT by each delay device 16-3, 16-4, and 16-5. In the end, the signal is converted into five temporally continuous vertical sweep signals as schematically shown in Figure F.

換言すれば、第8図Aに示す如き周期TのM本
の水平掃引信号が、図Bに示す様な周期M/NTの N本の垂直掃引信号に変換されたことになり、こ
の信号がH-1()なる特性を有する画像処理フ
イルタ18により垂直方向の補正を受け2次元補
正が完了するのである。画像信号の1フレームの
補正に要する時間はM/NT×N=MTとなり、 ほゞ実時間の画像処理が可能となる。
In other words, M horizontal sweep signals with a period T as shown in FIG. 8A are converted into N vertical sweep signals with a period M/NT as shown in FIG. The two-dimensional correction is completed by vertical correction by the image processing filter 18 having the characteristic H -1 ( ). The time required to correct one frame of the image signal is M/NT x N = MT, making almost real-time image processing possible.

第9図は実時間画像処理の一実施例を示すもの
で、水平方向の画像処理フイルタ12を経たM本
の連続する水平掃引信号は遅延時間が外部から制
御される遅延器20へ入力される。この場合、M
本の掃引信号のうち第i番目の信号の遅延時間τj
が、 τj(j−1)ΔT ……(6) となるように、制御器21によりコントロールさ
れる。
FIG. 9 shows an embodiment of real-time image processing, in which M consecutive horizontal sweep signals passed through a horizontal image processing filter 12 are input to a delay device 20 whose delay time is externally controlled. . In this case, M
Delay time τ j of the i-th signal among the main sweep signals
is controlled by the controller 21 so that τ j (j−1)ΔT (6).

遅延器20の出力は信号切換回路22に入力さ
れて、ΔT毎に順次この回路22の出力端子1,
2…,(j),…,(N+1)へ導出される。この
切換回路22の各出力端子は、記録、再生可能な
ビデオデイスク23への記録ヘツドへ接続され
る。記録ヘツド24−1〜24−N+1はN+1
個設けられており、記録デイスクの一円周上にお
いて等間隔に配置されている。第i番目のヘツド
24−iには、回路22の第i番目の出力端子i
が接続されている。尚、ビデオデイスク23は一
定角速度ωをもつて回転するものとする。
The output of the delay device 20 is input to the signal switching circuit 22, and the output terminal 1,
2..., (j),..., (N+1). Each output terminal of this switching circuit 22 is connected to a recording head of a recordable and reproducible video disk 23. Recording heads 24-1 to 24-N+1 are N+1
They are arranged at equal intervals on one circumference of the recording disk. The i-th head 24-i has the i-th output terminal i of the circuit 22.
is connected. It is assumed that the video disk 23 rotates at a constant angular velocity ω.

かかる構成において、第10図及び第11図の
チヤートを用いて動作を説明する。補正フイルタ
12において水平方向の補正がなされたM本の掃
引信号の各々を第10図に示すように、ΔT=
T/Nの長さを有するN個の区間に夫々分割して
考える。先ず、第1の水平掃引信号は遅延器20
において遅延されず直接切換回路22へ印加され
るから、その第1区間の信号1−1は、切換回路
22の第1の出力端子1へ直接導出されて、これ
が第1の記録ヘツド24−1へ導入される。ΔT
の期間経過後に、切換回路22はその入力を第2
の出力端子2へ導出するように動作するから、次
のΔTの間は、第1の掃引信号の第2の区間信号
が第2のヘツド24−2へ供給される。従つて、
第1の記録ヘツド24−1により記録される記録
トラツク区間D1の先頭部分には、第1の掃引信
号の第1区間信号1−1が、また第2の記録ヘツ
ド24−2により記録される記録トラツク区間
D2の先頭部分には、第1の掃引信号の第2区間
信号1−2が夫々記録される。同様にして、第1
の掃引信号のi番目区間信号1−iが、第iの記
録ヘツド24−iによる記録トラツク区間Diの先
頭部分に記録されている。この状態が第11図に
示されている。
In this configuration, the operation will be explained using the charts of FIGS. 10 and 11. As shown in FIG. 10, each of the M sweep signals that have been horizontally corrected in the correction filter 12 is expressed as ΔT=
Consider dividing into N sections each having a length of T/N. First, the first horizontal sweep signal is sent to the delay device 20.
Since the signal 1-1 of the first section is directly applied to the switching circuit 22 without being delayed, the signal 1-1 of the first section is directly led out to the first output terminal 1 of the switching circuit 22, and this is applied to the first recording head 24-1. will be introduced to ΔT
After a period of , the switching circuit 22 switches its input to the second
Therefore, during the next ΔT, the second interval signal of the first sweep signal is supplied to the second head 24-2. Therefore,
At the beginning of the recording track section D1 recorded by the first recording head 24-1, the first section signal 1-1 of the first sweep signal is also recorded by the second recording head 24-2. recording track section
The second section signals 1-2 of the first sweep signal are respectively recorded at the beginning of D2 . Similarly, the first
The i-th section signal 1-i of the sweep signal is recorded at the beginning of the recording track section D i by the i-th recording head 24-i. This state is shown in FIG.

第2の掃引信号は遅延器20において、τ2
ΔTだけ遅延されて切換回路22へ入力される。
第1の掃引信号のN番目の記録が終了した時点に
おいてデイスク26は1/M回転しているので、こ の時記録トラツク区間D1の先頭位置が第N+1
のヘツド24−N+1と対向することになる。従
つて、第2の掃引信号の第1区間信号2−1は第
N+1のヘツド24−N+1へ印加されて、記録
トラツク区間D1の信号1−1に続いて記録され
る。同様にして、第jの掃引信号の第i区間信号
j−iは、記録トラツク区間Diのj番目の部分に
記録されることになり、結局第11図に示す如き
記録トラツクが得られる。すなわち、記録トラツ
クの一円周上D1〜DNの各部分には、M本の水平
掃引信号の各対応区間信号が順次サンプリングさ
れて連続して記録されたことになる。
The second sweep signal is transmitted in the delay device 20 as τ 2 =
The signal is delayed by ΔT and input to the switching circuit 22.
Since the disk 26 has rotated by 1/M at the time when the Nth recording of the first sweep signal is completed, the leading position of the recording track section D1 is at the N+1st position.
It will face the head 24-N+1 of. Therefore, the first section signal 2-1 of the second sweep signal is applied to the N+1 head 24-N+1 and is recorded following the signal 1-1 of the recording track section D1 . Similarly, the i-th section signal ji of the j-th sweep signal is recorded in the j-th portion of the recording track section D i , resulting in a recording track as shown in FIG. 11. That is, each corresponding interval signal of the M horizontal sweep signals is sequentially sampled and continuously recorded in each portion D 1 to D N on one circumference of the recording track.

そこで、第12図に示すように、このビデオデ
イスク23を同一角速度ωにて回転しつつ再生ヘ
ツド25により再生すれば、時間的に連続したN
本の垂直掃引信号が得られて、これら垂直同期分
離器26及び画像処理フイルタ18へ印加される
ことにより、垂直方向の補正がなされる。
Therefore, as shown in FIG. 12, if the video disk 23 is played back by the playback head 25 while rotating at the same angular velocity ω, then the video disk
A vertical sweep signal is obtained and applied to the vertical sync separator 26 and the image processing filter 18 to perform vertical correction.

この方式では、記録デイスク1回転で1フイー
ルドの画像変換処理が行われるから、1フレーム
の信号処理を行うには、この系を2つ用意(2つ
の記録トラツクとしてもよい)しておき、記録再
生を交互に行えば実時間の画像処理が可能とな
る。
In this method, image conversion processing for one field is performed with one revolution of the recording disk, so in order to perform signal processing for one frame, two of this system (or two recording tracks) are prepared, and the recording If playback is performed alternately, real-time image processing becomes possible.

次に画像処理フイルタについて考察する。 Next, let's consider the image processing filter.

画像は2次元関数であるが、簡単のために1次
元について述べるが、2次元に拡張適用すること
は容易である。いま、1次元のボケ関数(以下
PSFという)を時間領域でh(t)、周波数領域で
H()とすると、画像復元用の補正フイルタの
インパルス応答のフーリエ変換は、前述した如く
H-1()となる。例えば、ガウス分布のボケの
PSFは、 h(t)=e-t2 H()=e-2 H-1()=e〓2 ……(7) となる。また、等速度のブレのPSFは、 ht=rec(t) H=sinπ/π H-1()=π/sinπ ……(8) となる。尚、rect(t)は単位時間長の矩形波信
号を示す。(7),(8)式におけるH-1()の特性を
有するフイルタを実現する必要があるが、これに
は特異点(ポール)が存在するために利得が無限
大の回路が必要となつて、実現が困難となつてい
る。
Although an image is a two-dimensional function, we will discuss one-dimensional functions for simplicity, but it is easy to extend the function to two-dimensional functions. Now, the one-dimensional blur function (below
PSF) is h(t) in the time domain and H() in the frequency domain, then the Fourier transform of the impulse response of the correction filter for image restoration is as described above.
H -1 (). For example, for Gaussian distribution blur
The PSF is as follows: h(t)=e -t2 H()=e -2 H -1 ()=e〓 2 ...(7). Further, the PSF of a constant velocity blur is ht=rec(t) H=sinπ/π H -1 ()=π/sinπ (8). Note that rect(t) indicates a rectangular wave signal of unit time length. It is necessary to realize a filter with the characteristics of H -1 () in equations (7) and (8), but this requires a circuit with infinite gain due to the existence of a singularity (pole). It is becoming difficult to realize this.

そこで、第13図に示す如き帰還回路構成のフ
イルタを考える。27は伝達関数G()を有す
るフイルタであり、28は帰還率P()を有す
る帰還回路である。原画像をs(t)(フーリエ変
換はS()、PSFをh(t)(フーリエ変換はH
()とすると、ピンボケ等により劣化した画像
は、s(t)*h(t)(S()・H()となり、
これが第13図の回路に入力されると、出力は、 H()・G()/1−P()・G()・S(
)……(9) となる。原画像を復元するには、 H()・G()/1−P()・G()=1…
…(10) なる関係が成立すれば良い。そのためには、 G()・1/H()+P() ……(11) となる。前述したように、1/H()は特異点
を有するが、(11)式から判るように適当な帰還回路
28のP()を与えることで、当該特異点を消
去し得ることになり、G()が実現可能となる。
Therefore, consider a filter having a feedback circuit configuration as shown in FIG. 27 is a filter having a transfer function G(), and 28 is a feedback circuit having a feedback rate P(). Original image is s(t) (Fourier transform is S(), PSF is h(t) (Fourier transform is H
(), the image degraded due to out-of-focus etc. becomes s(t)*h(t)(S()・H(),
When this is input to the circuit shown in Figure 13, the output is H()・G()/1−P()・G()・S(
)...(9) becomes. To restore the original image, H()・G()/1−P()・G()=1…
…(10) It is sufficient if the following relationship holds true. For that purpose, G()・1/H()+P()...(11). As mentioned above, 1/H() has a singularity, but as can be seen from equation (11), by providing an appropriate P() of the feedback circuit 28, the singularity can be eliminated. G() becomes realizable.

ここで、(11)式におけるH()は入力信号S
()・H()により決定されるべきものである
から、(11)式のG()は同様に当該入力信号に応
じて定める必要がある。そこで、このG()を
最適値とするために、自己相関関数による制御に
つき以下に説明する。尚、ここでは、ある区切ら
れた時間内の自己相関関数を近似的に求めて、こ
の関数によりG()を制御するものとして述べ
る。
Here, H() in equation (11) is the input signal S
Since it should be determined by ()·H(), G() in equation (11) must be similarly determined according to the input signal. Therefore, in order to set G() to an optimal value, control using an autocorrelation function will be described below. Here, the description will be made on the assumption that an autocorrelation function within a certain divided time period is approximately determined and G() is controlled using this function.

そのために、第14図に示す如く、入力信号s
(t)*h(t)を時間t1〜t5において夫々サンプ
リングしてs1〜s5を求め、このサンプリング値s1
〜s5を自己相関関数の近似的算出に用いる。尚、
原画像信号s(t)は帯域制限を受けており、サ
ンプリング間隔ts(t1〜t2,t2〜t3,t3〜t4,t4〜t5
の各時間間隔)はナイキストの条件を満たすもの
とし、期間t1〜t5ではボケあるいはブレによる影
響が充分存在しているものとする。
For this purpose, as shown in FIG.
(t)*h(t) is sampled at times t 1 to t 5 to obtain s 1 to s 5 , and this sampling value s 1
~s 5 is used for approximate calculation of the autocorrelation function. still,
The original image signal s(t) is band-limited, and the sampling interval t s (t 1 to t 2 , t 2 to t 3 , t 3 to t 4 , t 4 to t 5
It is assumed that each time interval) satisfies the Nyquist condition, and that the influence of blur or blurring is sufficiently present in the periods t 1 to t 5 .

原画像信号s(t)の自己相関関数ss(τ)は、 ss(τ)=∫ -∞s(t)・s(t+τ)dt……(
12) で表わされる。この(12)式を上記5つのサンプル値
s1〜s5を用いて近似することができ、その近似値
は、0 =s2 1+s2 2+s2 3+s2 4+s2 5(τ=0)1 =s1s2+s2s3+s3s4+s4s5(τ=ts2 =s1s3+s2s4+s3s5(τ=2ts3 =s1s4+s2s5(τ=3ts5 =s1s5(τ=4ts) ……(13) として与えられる。
The autocorrelation function ss (τ) of the original image signal s(t) is ss (τ)=∫ -∞ s(t)・s(t+τ)dt……(
12). This equation (12) can be expressed as the above five sample values.
It can be approximated using s 1 to s 5 , and the approximate value is 0 = s 2 1 + s 2 2 + s 2 3 + s 2 4 + s 2 5 (τ = 0) 1 = s 1 s 2 + s 2 s 3 +s 3 s 4 +s 4 s 5 (τ=t s ) 2 = s 1 s 3 +s 2 s 4 +s 3 s 5 (τ=2t s ) 3 = s 1 s 4 +s 2 s 5 (τ=3t s ) 5 = s 1 s 5 (τ = 4t s ) ...(13).

いま、劣化を受けた入力画像信号s(t)*h
(t)の自己相関関数を′ss(τ)とすると、 ′ss(τ)={s(−τ)*h(−τ)}*{s(
t)
*h(t)} ={s(−τ)*s(τ)}*{h(−τ)*h
(τ)} =ss(τ)*hh(τ) ……(14) となり、原画像信号s(t)の自己相関関数ss
(τ)と、PSFのインパルス応答の自己相関関数
hh(τ)とのたたみこみ積分となることが判る。
一般にPSFがδ(t)ではなくすなわち理想的な
伝送系ではなく、ローパス又はハイパスの要素を
有するとき、′ss(τ)はss(τ)に比しなまつた
広がつた形となる。かゝるローパス及びハイパス
の場合のhh(τ)を示せば以下のようになる。い
ま、 hh(τ)=h(−τ)*h(τ) ……(15) であり、そのフーリエ変換は、 H*()・H()=|H()|2 ……(16) で表わされるから、ローパスのPSFを、 h(t)=e-t2 ……(17) とすると、ローパスのhh(τ)は、 hh(τ)=e-〓〓2*e-〓〓2 ……(18) であり、そのフーリエ変換は、 |e-22=e-22 ……(19) となる。また(19)式の逆変換は、 となる。ハイパスのPSFのフーリエ変換を、 H()=1−Ae-2 ……(21) とすると、その′hh(τ)のフーリエ変換は、 |1−Ae-22=1−2Ae-2・A2・e-22
……(22) となり、またその逆変換は、 となる。
Now, the input image signal s(t)*h that has undergone degradation
Letting the autocorrelation function of (t) be ′ ss (τ), ′ ss (τ)={s(-τ)*h(-τ)}*{s(
t)
*h(t)} = {s(-τ)*s(τ)}*{h(-τ)*h
(τ)} = ss (τ) * hh (τ) ...(14), and the autocorrelation function ss of the original image signal s(t)
(τ) and the autocorrelation function of the impulse response of the PSF
It can be seen that it is a convolution integral with hh (τ).
In general, when the PSF is not δ(t), that is, it is not an ideal transmission system, but has a low-pass or high-pass element, ' ss (τ) has a form that is incomparable and spread out compared to ss (τ). The hh (τ) for such low-pass and high-pass cases is shown below. Now, hh (τ) = h (-τ) * h (τ) ... (15), and its Fourier transform is H * ()・H () = | H () | 2 ... (16) Since it is expressed as _ _ 2 ...(18), and its Fourier transform is |e -2 | 2 = e -22 ...(19). Also, the inverse transformation of equation (19) is becomes. If the Fourier transform of the high-pass PSF is H()=1−Ae -2 ...(21), then the Fourier transform of ′ hh (τ) is |1−Ae -2 | 2 = 1−2Ae -2・A 2・e -22
...(22), and its inverse transformation is becomes.

従つて、正確には(20)式や(23)式を用いて
(14)式を算出する必要がある。しかしながら、
簡単化のために、s(t)がある時刻t=t3にお
いてインパルスδ(t−t3)とすると、(14)式
は、 ′ss(τ)=ss(τ)*hh(τ) =δ(τ)*hh(τ)=′hh(τ) ……(24) となる。これにより、(20)式や(23)式(A≪
1の時)における|10|,|20|,…,
50|なる各比が、h(t)=δ(t)なる理
想伝送系の場合の各対応比に対してすべて大とな
るのである。
Therefore, to be precise, it is necessary to calculate equation (14) using equations (20) and (23). however,
For simplification, if s(t) is an impulse δ(t-t 3 ) at a certain time t=t 3 , equation (14) becomes ′ ss (τ)= ss (τ) * hh (τ) = δ (τ) * hh (τ) =' hh (τ) ...(24). As a result, equations (20) and (23) (A≪
1) at | 1 / 0 |, | 2 / 0 |, …,
The ratios | 5/0 | are all larger than the corresponding ratios in the ideal transmission system where h(t)=δ ( t).

以上のことから、原画像s(t)を復元するフ
イルタの定数を求めるには、第13図のフイルタ
の定数G()を変化させて、|10|,|2
0|,…,|50|が最小となるように当該定
数を決定すれば良いことになる。このように自己
相関関数を用いてフイルタの定数の最適値を求め
ながら、実時間で画像処理をなすための一例を第
15図に示す。
From the above, to find the constant of the filter that restores the original image s(t), change the constant G() of the filter shown in Figure 13 and obtain | 1 / 0 |, | 2 /
The constant should be determined so that 0 |, ..., | 5 / 0 | is minimized. FIG. 15 shows an example of performing image processing in real time while finding the optimum value of the filter constant using the autocorrelation function.

図においては、第13図に示したG()の特
性を有するフイルタ27とP()の特性を有す
る帰還回路28とからなる補正フイルタの他に、
G(a)及びP(a)の各特性を有する別のフイ
ルタ29及び帰還回路30とを設け、更に回路入
力にサンプル&メモリ回路32を設けて、第14
図に示した如き信号のサンプリング及び記憶を行
うようになつている。この信号のサンプリング値
を、CPU(中央演算処理ユニツト)31により読
出し制御するが、この読出し時の読出しレートは
サンプリングレートのa倍とし、別に付加した回
路29,30へ入力するのである。この場合、回
路29のG(a)がCPU31により制御されてお
り、サンプリング値s1〜s5を付加回路に導入して
その出力をCPU31に入力し、(13)式に示され
る近似演算を行うようになつている。この演算に
より、|10|,|20|,…,|50

最小となるようにG(a)が制御される。この場
合、一般にH()がローパス特性であることか
ら、G(a)をハイパス特性としてその定数を変
化させる。サンプリング間隔ts以内の時間で必要
な回数だけ、演算ができるように時間圧縮係数a
を選定しておけば実時間処理が可能となる。
In the figure, in addition to a correction filter consisting of a filter 27 having a characteristic of G() shown in FIG. 13 and a feedback circuit 28 having a characteristic of P(),
Another filter 29 having characteristics of G(a) and P(a) and a feedback circuit 30 are provided, and a sample & memory circuit 32 is provided at the circuit input,
It is designed to sample and store signals as shown in the figure. The sampling value of this signal is read out and controlled by a CPU (Central Processing Unit) 31, and the readout rate at this time of reading is a times the sampling rate, and is input to separately added circuits 29 and 30. In this case, G(a) of the circuit 29 is controlled by the CPU 31, and the sampling values s 1 to s 5 are introduced into the additional circuit, the output thereof is input to the CPU 31, and the approximate calculation shown in equation (13) is performed. I'm starting to do it. By this operation, | 1 / 0 |, | 2 / 0 |, ..., | 5 / 0 |
G(a) is controlled so that G(a) is minimized. In this case, since H() generally has a low-pass characteristic, G(a) is made a high-pass characteristic and its constant is changed. The time compression coefficient a is set so that calculations can be performed as many times as necessary within the sampling interval ts .
If you select , real-time processing becomes possible.

CPU31による演算とG(a)の制御によつて
G(a)の最適性が判別されると、スイツチ33
が閉となり、フイルタ27のG()がその最適
値にセツトされることになる。
When the optimality of G(a) is determined by the calculation by the CPU 31 and the control of G(a), the switch 33
is closed, and G() of the filter 27 is set to its optimum value.

こうすることにより、ある時刻t=t3の時のs3
のまわりの画像が、自己相関関数ができるだけδ
(τ)に近づくよう、またss(τ)がτ=0でで
きるだけピークを有するように処理され復元され
て出力されることになる。次のts間で、同様に時
刻t4(s4)の近傍の5つのサンプリング値によつ
て画像処理が行われ、s4のまわりの補正が行われ
る。尚、P(),P(a)は、周波数軸上のバイ
アス的な役割を有することから、P()=1,p
(t)=δ(t)に近い特性に選定されるのが良い。
By doing this, s 3 at a certain time t=t 3
The image around δ is the autocorrelation function as much as possible
(τ), and ss (τ) is processed and restored so that it has a peak as much as possible at τ=0 and is output. During the next t s , image processing is similarly performed using five sampling values near time t 4 (s 4 ), and correction around s 4 is performed. In addition, since P() and P(a) have a bias role on the frequency axis, P()=1, p
It is preferable to select a characteristic close to (t)=δ(t).

こうすることにより、画像の部分的なボケやブ
レに応じて補正フイルタの特性が制御されるので
適性な画像補正が実時間にて処理可能となる。従
つて、第15図のフイルタを第6図、第9図、第
12図の各フイルタ12,18に用いれば良好な
特性が得られるものである。
By doing this, the characteristics of the correction filter are controlled depending on the partial blur or blur of the image, so that appropriate image correction can be performed in real time. Therefore, if the filter shown in FIG. 15 is used for each of the filters 12 and 18 shown in FIGS. 6, 9, and 12, good characteristics can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図乃至第5図は従来の画像処理方法を説明
する図、第6図は本発明の原理を説明するブロツ
ク図、第7図及び第8図は第6図のブロツクの動
作を説明する図、第9図及び第12図は本発明の
一実施例のブロツク図、第10図及び第11図は
第9図及び第12図のブロツクの動作を説明する
図、第13図は画像補正フイルタの原理図、第1
4図は第13図のフイルタの動作原理を説明する
図、第15図は画像補正フイルタの一例を示すブ
ロツク図である。 主要部分の符号の説明、12,18……画像処
理フイルタ、13,22……信号切換回路、1
4,16,20……遅延器、15……サンプリン
グ&垂直掃引変換器、23……記録デイスク、2
4……記録ヘツド。
Figures 1 to 5 are diagrams explaining the conventional image processing method, Figure 6 is a block diagram explaining the principle of the present invention, and Figures 7 and 8 are diagrams explaining the operation of the blocks in Figure 6. 9 and 12 are block diagrams of one embodiment of the present invention, FIGS. 10 and 11 are diagrams explaining the operation of the blocks in FIGS. 9 and 12, and FIG. 13 is an image correction Principle diagram of filter, 1st
FIG. 4 is a diagram explaining the operating principle of the filter shown in FIG. 13, and FIG. 15 is a block diagram showing an example of the image correction filter. Explanation of symbols of main parts, 12, 18... Image processing filter, 13, 22... Signal switching circuit, 1
4, 16, 20...delay device, 15...sampling & vertical sweep converter, 23...recording disk, 2
4... Recording head.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 時間的に連続する第1乃至第Mの所定方向掃
引信号からなる画像信号を所定の画像処理フイル
タを通して画像補正する画像処理方式であつて、
前記画像信号を第1の画処理フイルタを介して前
記所定方向の画像補正をなし、しかる後に前記第
1乃至第Mの掃引信号の互いに対応する各第1の
区間の信号部分を順次サンプリングして前記所定
方向と直交する第1の直交方向掃引信号に変換
し、次いで前記第1乃至第Mの掃引信号の互いに
対応する各第2の区間の信号部分を順次サンプリ
ングして第2の直交方向掃引信号に変換し、この
サンプリング変換処理を順次行つて第1乃至第N
の直交方向掃引信号を得、前記第1乃至第Nの直
交方向掃引信号を時間的に連続する一連の信号に
変換してこれを第2の画像処理フイルタを介して
前記直交方向の画像補正をなすようにした方式。 2 前記第1の画像処理フイルタを経た前記所定
方向掃引信号の第j番目(jは1乃至Mのすべて
の数)の信号を(M−j)・T+(j−1)・ΔT
だけ遅延せしめ(Tは前記所定方向の1掃引時間
であり、ΔTはT/Nを示す)、前記サンプリン
グ変換処理された第1乃至第Nの直交方向掃引信
号の第i番目(iは1乃至Nのすべての数)の信
号を(i−1)・(M−1)・ΔTだけ遅延せしめ
て時間的に連続する一連の掃引信号とすることを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の方式。
[Scope of Claims] 1. An image processing method in which an image signal consisting of temporally continuous first to Mth predetermined direction sweep signals is subjected to image correction through a predetermined image processing filter,
The image signal is subjected to image correction in the predetermined direction through a first image processing filter, and then signal portions of mutually corresponding first sections of the first to M-th sweep signals are sequentially sampled. Converting to a first orthogonal direction sweep signal orthogonal to the predetermined direction, and then sequentially sampling signal portions of mutually corresponding second sections of the first to M-th sweep signals to perform a second orthogonal direction sweep. This sampling conversion process is performed sequentially to obtain the first to Nth signals.
orthogonal direction sweep signals are obtained, the first to Nth orthogonal direction sweep signals are converted into a temporally continuous series of signals, and the signals are subjected to image correction in the orthogonal direction via a second image processing filter. The method I used to do this. 2 The j-th (j is any number from 1 to M) signal of the predetermined direction sweep signal that has passed through the first image processing filter is converted into (M-j)・T+(j-1)・ΔT
(T is one sweep time in the predetermined direction, ΔT indicates T/N), and the i-th (i is 1 to 1) of the first to N-th orthogonal sweep signals subjected to the sampling conversion processing Claim 1, characterized in that the signals (all numbers N) are delayed by (i-1).(M-1).ΔT to form a series of temporally continuous sweep signals. method.
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