JPH04145494A - 画像信号処理装置 - 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】 発明の詳細な説明の欄 〔産業上の利用分野〕 本発明は、アナログ画像信号をディジタル変換して、２
値化されたカラー画像信号として取り込む画像信号の処
理装置に関する。本発明は、画素当たりの表示ビット数
の少ないデイスプレィをもつ画像表示装置や、データ転
送レートが低い伝送手段をもつ情報処理装置内での画像
信号の伝送に利用するもので、２値の信号であっても擬
似的に中間色を表示できるようにするものである。

〔概要〕

本発明はカラー画像信号をそれぞれディジタル信号に変
換して取り込む画像信号処理装置において、 サンプリング閾値を時間的および空間的に変化させるこ
とにより、 ２値信号であっても擬似的に中間色を表現でき、またメ
モリの必要８己憶容量を大きくしないて動画像の取り込
みを可能にするものである。

〔従来の技術〕

アナログ画像信号をディジタル画像信号に変換してメモ
リに記憶して取り込み、このディジタル画像信号に種々
の画像処理を行う装置が知られている。例えばパーソナ
ルコンピュータなどの情報処理装置にテレビ撮像装置を
結合して撮影したアナログ画像信号をディジタル信号に
変換して各種の画像処理を行う装置が知られている。ま
たＶＴＲ装置においても静止画像表示を行うためにアナ
ログ画像信号をディジタル画像信号にアナログディジタ
ル変換してメモリに記憶して表示するということが行わ
れている。

このとき表示画質を向上させるためには、１画素当たり
のビット数を多くする二とが必要である。

このため、このアナログ画像信号をディジタル画像信号
に変換するためのＡＤ変換器も多値ディジタル信号に変
換する高価なものが使用され、変換されたディジタル画
像を記憶するメモリには大容量の画像データ記憶用のフ
ィールドメモリが多量に必要となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしこのように、１画素を複数ビット例えば２４ビツ
トの信号（ＲＧＢ各２５６階調）に変換させると、１画
面当たりのデータ量が膨大なものとなる。このため、動
画像をそのまま取り込んで記憶し表示することはできず
、専用のハードウェアの画像処理装置が必要であった。

また動画像としてそのまま一般のパーソナルコンビ二一
夕に接続されて使用される記憶媒体に記憶することはで
きなかった。

本発明は、上述の欠点を解決するもので、画像信号の取
り込み時に１画素当たりのビット数を少なくしても擬似
的に中間調を表現することができる画像信号処理装置を
提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、入力されるアナログ画像信号をそれぞれの色
信号に分離する手段と、この手段で分離された各色信号
をディジタル信号に変換する変換手段とを備えた画像信
号処理装置において、上記変換手段は、上記各色信号を
入力される閾値と比較してその比較出力を２値のディジ
タル信号として出力する比較手段を備え、この比較手段
に入力する閾値を変化させる閾値変更手段を備えたこと
を特徴とする。

この閾値変更手段は、画像の水平走査信号に同期してそ
の水平走査線単位で閾値を変更する手段を含むことがで
きる。また閾値変更手段は、アナログ画像信号の各画素
単位でその閾値を変更する手段を含むことができる。

さらに閾値変更手段は、入力されたアナログ画像信号の
フィールドごとに閾値を変更する手段を含み、変換され
た２値ディジタル信号の複数ｎ個のフィールドの信号を
合成する手段を備え、この合成する手段はｎ個の画素ご
とにｎ−１個の画素の信号を廃棄してｎ個のフィールド
から１個のフィールドを合成する手段を含むことができ
る。

〔作用〕

入力されたカラーのアナログ画像信号は、ＲｌＧ、Ｂの
各色の信号に分離される。このＲＧＢ各色信号はコンパ
レータによって閾値と比較されて、その比較出力がＡＤ
変換された２値のディジタル画像信号として出力されフ
ィールドメモリ等のメモリに記憶される。

このコンパレータに入力される閾値は走査線ごとや画素
あるいはフィールドごとに変化されて入力され、入力さ
れたＲＧＢ信号はこの閾値と比較されて２値のディジタ
ル信号に変換される。

閾値でサンプリングされた画像信号は、ＲＧＢの２値で
表示され、人は表示画面を中間の色として認識する。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明一実施例の画像信号処理装置の構成を示
すブロック図であり、第２図は本実施例装置が使用され
る画像表示装置の構成を示す図である。

例えば本画像信号処理装置１２は、情報処理装置１３に
テレビ受信機１１およびデイスプレィ１４を接続して、
テレビ受信機１１から取り込んだテレビ画像信号を情報
処理装置１３で画像処理を行った後デイスプレィ１４に
表示する装置に使用される。この画像表示装置のデイス
プレィ１４は各色の表示が「１」または「０」の表示の
みで、中間色の階調表示ができないものとする。このと
き本実施例画像信号処理装置を用いることにより、受信
したテレビ画像を擬似的な中間色を表現できるようにし
て表示する。またこの情報処理装置１３には磁気ディス
ク装置１５が設けられており、画像信号処理装置１２で
変換した２値ディジタル画像信号を記憶することができ
る。

つぎに第１図に基づいて本実施例装置を説明する。

この画像信号処理装置は、アナログ画像信号が入力され
る入力端子１と、このアナログ画像信号をＲ（Ｒｅｄ）
、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）　、Ｂ（Ｂｌｕｅ）のそれぞれのア
ナログＲＧＢ信号に変換するＲＧＢデコーダ２と、入力
端子１から分岐されたアナログ画像信号から水平同期信
号Ｈｓおよび垂直同期信号Ｖｓを分離する同期分離回路
３と、ＲＧＢデコーダ２でデコードされた各ＲＧＢ信号
を２値のディジタル信号に変換するコンパレータ４．５
．６と、このコンパレータ４〜６の各比較出力である２
値ＲＧＢ信号を記憶するフィールドメモリ７とを備えて
いる。さらに本実施例装置は、コンパレータ４〜６の閾
値を決定する閾値決定回路８と、この閾値決定回路８の
出力閾値を保持するレジスタ９と、このレジスタ９の出
力をアナログ閾値に変換してコンパレータ４〜６に与え
るディジタルアナログ変換器１０とを備えている。

次に本実施例装置の動作を説明する。

入力端子１から入力されたアナログ画像信号はＲＧＢデ
コーダ２で各ＲＧＢ信号に変換される。

この各ＲＧＢ信号はコンパレータ４〜６の比較入力に入
力される。一方アナログ画像信号は同期分離回路３に入
力されて水平同期信号Ｈｓ、垂直同期信号Ｖｓが抽出さ
れて閾値決定回路８に入力されている。閾値決定回路８
では上記ＲＧＢ信号をサンプリングする閾値を決定して
レジスタ９に出力する。この出力されたサンプリング用
閾値はアナログディジタル変換器１０によりアナログ値
に変換されてコンパレータ４〜６の比較基準入力に入力
される。この閾値によってコンパレータ４〜６でサンプ
リングされた各ＲＧＢ信号の２値のディジタル信号はフ
ィールドメモリ７に記憶される。

ここで本実施例の特徴は、閾値決定回路８から出力され
る閾値が一定ではなく空間的にあるいは時間的等に変更
されてコンパレータ４〜６に与えられることにある。

以下、それぞれの閾値を変更する構成について詳細に説
明する。

まず、閾値を空間的に変更する例を説明する。

閾値決定回路８では入力される水平同期信号Ｈに同期し
て、走査線ごとにその閾値を変更する。

第３図に走査線ごとにその閾値を変更した例を示す。こ
の例は、画像信号のレベルを１〜１０とするとき、第１
ライン、第３ラインと奇数ラインについてはその閾値レ
ベルを「３」、第２ライン、第４ラインについてはその
閾値レベルを「８」にして、コンパレータ４〜６に出力
する。

これにより、例えばある画素のＲＧＢ信号をサンプリン
グする閾値が「８」のとき、コンパレータ４〜６がその
画素のＲＧＢについて「１ｏｏ」を８カし、次のライン
の閾値が「３」のときＲＧＢ信号について「１１１」を
出力したとする。

”１００Ｊは「赤」であり、ｒｌｌｌ」は「白」である
。人は目に入る明るさについては積分するので、色の場
合も「赤」と「白」で表示されたものをその中間の「ビ
ンクコ色として認識する。このため、閾値レベルをライ
ンごとに変えて、その平均の閾値レベルを全体の明るさ
の平均にすれば、デイスプレィの画面を見る人は平均さ
れた中間色として認識するので、擬似的な中間色を表示
することが可能である。

この走査線ごとに閾値を変える回路構成の例を第４図に
示す。

すなわち、この走査線単位で閾値を変更する閾値決定回
路８は、水平同期信号Ｈｓをカウントする水平同期信号
カウンタ８１と、この水平同期信号カウンタ８１で計数
した水平同期信号をデコードして、そのライン数に対応
したディジタル値を出力するカウントデコーダ８２とを
備えている。

このカウントデコーダ８２で、例えば奇数ライン目の走
査線のときには第３図に示すようにレベル「３」のディ
ジタル閾値出力を、偶数ライン目の走査線のときにはレ
ベル「８」のディジタル閾値出力をレジスタ９を介して
ディジタルアナログ変換器１０に出力する。ディジタル
アナログ変換器１０はこの出力されたディジタル値をア
ナログ値に変換してコンパレータ４〜６の基準入力に与
える。

次に閾値を適当な振幅、波形、周波数で画素ごとに変化
させる構成例について説明する。

この方式では、第５図に示すように画素単位でたとえば
ランダムに閾値を発生させる。ただし閾値の平均の値は
全体の明るさの平均となるようにする。画素ごとにラン
ダムな閾値を発生するには、閾値決定回路８に乱数発生
回路を備え、または外部から入力される乱数によって、
画素ごとにそれぞれランダムに「１」〜「８」の閾値を
与えるように閾値を発生させる。この閾値の設定はサン
プリングクロックとは非同期の信号として与えることに
よって行う。これによってサンプリングされて２値ディ
ジタル信号に変換された画像信号を表示しても上述と同
じく中間調を表示することが可能である。

この場合の画素ごとに閾値を変化させる構成例を第６図
に示す。この例は第６図に示すように、閾値決定回路８
、レジスタ９、ディジタルアナログ変換器１０に変えて
アナログ乱数信号発生回路２０を設け、このアナログ乱
数信号発生回路２０の出力をコンパレータ４〜６の基準
入力に与える。コンパレータ４〜６のサンプリング出力
はフィールドメモリ７に入力されこの書込みタイミング
をサンプリングクロックによって制御する。このとき、
サンプリングクロックの周波数をｎＨｚとし、アナログ
乱数信号発生回路２０の周波数ｍＨｚとしたとき、両者
の関係をｍ≠ｎとする。アナログ乱数信号発生回路２０
としては、サンプリング周波数と同期しない正弦波ある
いは三角波発生回路が適当である。

例えば正弦波あるいは三角波発振器でその振幅値が１〜
８までの範囲で振動する発振器を用いることができる。

また、画素ごとにその閾値を変える別の構成例を第７図
に示す。

この場合の閾値決定回路８は、ライン数を計数する水平
同期信号カウンタ８１と、サンプリングクロックから１
ラインの画素数を計数するドツトカウンタ８４と、この
二つのカウンタの出力により、何ライン目の何画素目か
の情報を入力して、カウントデコーダエンコーダ８３で
各画素ごとのディジタル閾値をディジタルアナログ変換
器１０に出力するように構成されている。

この実施例では各画素ごとにその閾値がカウントデコー
ダエンコーダ８３の出力で変更されてその閾値でＲＧＢ
信号はサンプリングされ、サンプリングクロックによっ
てフィールドメモリ７に書き込まれる。なおこのカウン
トデコーダエンコーダ８３を用いる例では、画素ごとの
閾値は周期的に変化するがその閾値の平均は全体の明る
さの平均になるようにする。

さらに、入力する画像のフィールドごとに閾値を変更す
ることもできる。この場合の閾値の例を第８図に示す。

この例は閾値の種類として２種類の閾値でサンプリング
するものであり、第１のフィールドには画面全体をレベ
ル「３」の閾値を発生してサンプリングし、第２のフィ
ールドではレベル「８」の閾値を発生してサンプリング
する。

そしてこのサンプリングした第１のフィールドと第２の
フィールドとの２値ディジタル信号をフィールドメモリ
７で１画素おきに一方の２値ディジタル信号を廃棄する
。この双方の２値ディジタル信号を１画素おきに廃棄し
て合成された信号は、第８図に示すように１画素おきに
異なる閾値が分布した閾値によってサンプリングされた
ものとなる。

このフィールドごとに閾値を変化させる構成例を第９図
に示す。

この構成においては同期分離回路３で抽出した垂直同期
信号Ｖｓを垂直同期信号カウンタ８５で計数し、何フィ
ールド目の画像信号であるかを計数してカウントデコー
ダ８６に出力し、カウントデコーダ８６にて計数したフ
ィールド数に対応するディジタル閾値をディジタルアナ
ログ変換器１０に出力する。ディジタルアナログ変換器
１０はこのディジタル閾値をアナログ変換して、コンパ
レータ４〜６に入力するので、コンパレータ４〜６はア
ナログ画像信号を２値ディジタル信号に変換してフィー
ルドメモリ７の前段に設けられたマルチプレクサ２１に
入力する。垂直同期信号カウンタ８５で計数された垂直
同期信号はメモリ選択回路８７にも入力され、垂直同期
信号を計数するメモリ選択回路８７の出力によりマルチ
プレクサ２１を制御して、フィールドごとにそれぞれの
閾値に対応したメモリ７１〜７ｏ　（２つの閾値でサン
プリングする場合はｎは２である。）を選択して変換さ
れた２値ディジタル信号を記憶する。このメモリ７、〜
７．．に記憶された２値ディジタル信号を読み出す図外
の読出し回路ではメモリ７１〜７．、からデータを読出
し、適当な配置でビットを並べることによりフィールド
ごとに異なる閾値でサンプリングされた２つのフィール
ドの信号を表示する。

したがって隣合う画素ごとに異なる閾値でサンプリング
された別のフィールドの信号が表示されるように合成す
るには、読出し回路で読み出してデイスプレィに表示す
る段階で２画素のうち１つを廃棄するか、あるいはフィ
ールドメモリ７に書き込むときにマルチプレクサ２１で
廃棄してメモリに記憶するか、書込み読出しいずれの方
法でも２つのフィールド分の信号を合成することができ
る。

なお、ｎ種類の閾値でｎフィールドをサンプリングする
場合は、ｎフィールド分を合成する。この合成は上述の
場合と同じく各フィールドの画素の変換された２値ディ
ジタル信号は、ｎ個の画素ごとにｎ−１個の画素のデー
タを廃棄してｎフィールドの画面から１個の画面を合成
する方法で行うことができる。

さらに、本実施例画像信号処理装置でサンプリングされ
た動画像信号はそのデータ量が削減されているため、例
えばテレビ画像情報を小型の磁気ディスク装置に記憶し
て表示することが可能である。

例えばインクレース走査するフレーム画像の奇数フィー
ルドのみをサンプリングし、かつ１画面当たり２００走
査線、１走査線当たり３２０画素をサンプリングすると
すると、１フイールド当たり、３２０　Ｘ２００画素で
６４にビットとなる。すると１秒当たりのビット数は×
３０なので１．９２Ｍビットであり、例えば８０　Ｍビ
ットの記憶容量のある磁気ディスク装置では約４０秒程
の動画像を記憶できることになる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、各画素を２値のデ
ィジタル画像信号に変換しても、中間調で表示すること
ができるため、画像信号を少ないデータ量のディジタル
信号に変換し、大容量のメモリを必要としない。またデ
ータ量が低減したため、動画像レベルで画像を取り込ん
で画像処理を行うことができ、１画面当たりのデータ量
が少ないため、低速ビットレートのバスであっても画像
信号の転送が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の画像信号処理装置の構成を示
すブロック図。 第２図は本実施例装置が使用される画像表示装置の構成
を示すブロック図。 第３図は走査線ごとにその閾値を変化させた例を示す図
。 第４図は走査線ごとにその閾値を変化させる閾値決定回
路の構成例を示すブロック図。 第５図は画素ごとにその閾値を変化させた例を示す図。 第６図および第７図は画素ごとにその閾値を変化させる
構成例を示す図。 第８図はフィールドごとにその閾値を変化させた例を示
す図。 第９ｖｉ！Ｊはフィールドごとにその閾値を変化させる
構成例を示す図。 １・・・入力端子、２・・・ＲＧＢデコーダ、３・・・
同期分離回路、４〜６・・・コンパレータ、７・・・フ
ィールドメモリ、訃・・閾値決定回路、９・・・レジス
タ、１０・・・ディジタルアナログ変換器。 特許出願人　株式会社ブレインズ 代理人　弁理士　井　出　直　孝 （ほか１名） 亮 図 イ曖二用伊１ 児２　圓 関を例 ３３　図 乏（［羞力４こ゛とＪてん一１！ｈ廖Ｌイ乙ｔごゼ　る
硬」兇　４回 閥儂硬１ 兇　５　回 画素ごとＩｚ閥徨を受イしぎゼる硬１ 亮　６図 １ＩＩＩ素ご゛と１２変化きせる硬Ｉ 亮　７　図 Ｊ　（［４ＰＪ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、入力されるアナログ画像信号をそれぞれの色信号に
   分離する手段と、 この手段で分離された各色信号をディジタル信号に変換
   する変換手段と を備えた画像信号処理装置において、 上記変換手段は、上記各色信号を入力される閾値と比較
   してその比較出力を２値のディジタル信号として出力す
   る比較手段を備え、 この比較手段に入力する閾値を変化させる閾値変更手段
   を備えた ことを特徴とする画像信号処理装置。 ２、閾値変更手段は、画像の水平走査信号に同期してそ
   の水平走査線単位で閾値を変更する手段を含む請求項１
   記載の画像信号処理装置。 ３、閾値変更手段は、アナログ画像信号の各画素単位で
   その閾値を変更する手段を含む請求項１記載の画像信号
   処理装置。 ４、閾値変更手段は、入力されたアナログ画像信号のフ
   ィールドごとに閾値を変更する手段を含み、変換された
   ２値ディジタル信号の複数ｎ個のフィールドの信号を合
   成する手段を備え、 この合成する手段はｎ個の画素ごとにｎ−１個の画素の
   信号を廃棄してｎ個のフィールドから１個のフィールド
   を合成する手段を含む 請求項１記載の画像信号処理装置。