JPH048087A - オフセット・サンプリング信号の補間装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、オフセット・サンプリングされた画像信号等
の補間装置に関する。

（従来の技術） 従来から、画像信号等の各種情報信号を記録、伝送する
際の帯域圧縮あるいは情報量の削減のための方法として
オフセット・サンプリングという方法が知られている。

このオフセット・サンプリングとは、２次元の場合には
第５図に示すように水平方向（Ｘ方向）と垂直方向（Ｘ
方向）とのサンプリング間隔（Ｔｘ、Ｔｙ）を原信号に
おける画素間隔（Ｈｘ、Ｈｙ）の２倍に設定するととも
に、垂直方向に隣り合うサンプリング点を互いにサンプ
リング間隔の半分（Ｔ　ｘ　／　２　）だけオフセット
するものであり、このようなオフセット・サンプルを行
うことによる伝送帯域は第６図に示すように斜め方向の
空間周波数に対して水平あるいは垂直方向の空間周波数
成分を広帯域化することができる。また、上述のように
オフセット・サンプリングされた画像信号をモニタに表
示したりプリントアウトする場合には、第７図に示すよ
うに各サンプリング点間の画素（補間画素）を隣接画素
から補間する補間処理が必要となる。このような補間処
理は、第６図に示す斜線領域の周波数成分を通過させる
とともに折返し点Ａを含む領域の周波数成分の通過を阻
止する空間フィルタとして機能するものであり、この補
間処理はサンプリング理論上では後置フィルタとして位
置付けられる。

ところで、上述のようなオフセット・サンプリングは、
サンプリング前の前置フィルタが正しくかけられている
場合、すなわち十分に帯域制限がされている場合には非
常に有効な方法であるが、例えばハードウェア上の制約
によって前置フィルタを十分にかけられない場合や伝送
帯域の広帯域化を図るために前置フィルタを十分ににか
けない場合等には折返し歪の発生による画像劣化という
問題が生じてしまう。

すなわち、前置フィルタが不十分な場合にオフセット・
サンプリングを行うと、第８図（ａ）に示すように原信
号の水平方向の高域成分が垂直方向の高域成分として折
り返るとともに、同図（ｂ）に示すように垂直方向の高
域成分が水平方向の高域成分として折り返ってしまう。

このために、例えば第９図（ａ）に示すような直線部分
を含む画像を十分に帯域制限することなく同図（ｂ）に
示すようにオフセット・サンプリングし、この折返し成
分を含むサンプリング信号に対して上述のような補間処
理を行っても、原信号における高域成分と折り返しによ
る高域成分とを分離することができないために折返し歪
を完全に除去できず、これによって、例えば同図（ｂ）
に示すように直線部分に濃淡のムラや滲みが発生する等
、出力画像に著しい画像劣化が生じてしまう。

そこで、従来においては、上述のような折返し歪の発生
を軽減するための手法として適応型補間方法という手法
が一般的に知られていた。

この適応型補間方法とは、サンプリングされた画像信号
に対して補間処理を行う際に、補間画素を水平方向の画
素から補間した方がよいのか、垂直方向の画素から補完
した方がよいのか、あるいは周辺画素すべてを用いて補
間した方がよいのかを検出し、この検出結果に応じて、
例えば第１０図（ａ）〜（Ｃ）に示すような特性を有す
る各空間フィルタを選択的に用いて不要な折返し成分を
除去するものである。この場合、補間画素が水平方向の
直線を構成する画素であった場合には、第１０図（ａ）
に示すように水平方向の周波数成分をより多（通過させ
るような特性を有するフィルタを用いることによって折
返し成分を含む垂直方向の周波数成分をフィルタリング
（除去）する。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上述のような適応型補間方法においては、ど
のような補間手段を用いるかを選択する判定の精度が補
間装置の性能を決定する。

すなわち、誤判定が発生する確率が高い場合には、誤検
出に基づ（補間処理を行うことにより本来の信号成分を
減少させるばかりではな（、逆に折返し歪を増大させて
しまうという問題点があった。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたものであ
り、補間画素を中心とする周辺画素の「傾向」を正確に
検出して折返し歪の発生を防止することができるオフセ
ット・サンプリング信号の補間装置を提供することを目
的とする。

そして、本発明はこの目的を達成するために、互いに補
間方法が異なる複数の補間手段と、上記補間画素の周囲
に位置する画素から構成される画素グループとこの画素
グループの周囲に位置する複数の他の画素グループとの
相関度に応じて、上記各補間手段の出力のいずれかを選
択する選択手段を備えたことを特徴とするオフセット・
サンプリング信号の補間装置、を提供するものである。

（作　用） 上述のような構成の本発明によれば、補間画素の周囲に
位置する画素から構成される画素グループとこの画素グ
ループの周囲に位置する複数の他の画素グループとの相
関関係に応じてを補間手段を選択することによって、補
間画素の周囲の「傾向」を正確に判定した結果に基づく
補間処理を行うことができる。

これによって、従来の誤判定に基づく折返し歪の発生を
防止することができ、折返し歪に起因した画像劣化の発
生を防止することができる。

（実施例） 以下、本発明に係るオフセット・サンプリング信号の補
間装置の好適な実施例を第１図ないし第４図を用いて詳
細に説明する。

第１図は本実施例の補間画素の構成を示すブロック図、
第２図（ａ）（ｂ）は本実施例における補間画素周辺の
「傾向」を検出するために用いられる各画素の配置図で
ある。

本実施例においては、補間画素を水平方向の画素から補
間した方がよいのか、垂直方向の画素から補完した方が
よいのか、あるいは周辺画素すべてを用いて補間した方
がよいのかを検出するために、補間画素と水平方向及び
垂直方向に隣接する４つの画素Ａ（φ）〜Ｄ（φ）から
なる隣接画素グループφのみならず、このグループφに
おける各画素を各々１画素ずつ含む４画素からなる周辺
画素グループ１〜４を用い、これら各グループφ〜４相
互間の相関度を検出する。

すなわち、図示しないＡ／Ｄ　（アナログ−デジタル）
変換器等から出力される所定ビット（例えば１２ビツト
）の上記グループφの各画素データは、−船釣な水平方
向補間回路１、垂直方向補間回路２、及び２次元補間口
路３に各々供給される。上記水平方向補間回路ｌにおい
ては、供給されたグループφの各画素データ（Ａ、Ｂ、
Ｃ。

Ｄ）に基づいて、例えば（Ｂ＋Ｄ）／２なる補間演算を
行うことによって補間画素の値を算出する。同様に、上
記垂直方向補間回路２においては、供給されたグループ
φの各画素データに基づいて、例えば（Ａ＋Ｃ）／２な
る補間演算を行うことによって補間画素の値を算出する
。更に、上記２次元補間回路３においては、供給された
グループφの各画素データに基づいて、例えば＜Ａ＋Ｂ
＋Ｃ＋Ｄ）／４なる補間演算を行うことによって補間画
素の値を算出する。

そして、上述のように算出された補間画素ブタは、後述
する補間手段選択回路４にてスイッチング制御されるス
イッチ５に各々供給される。

一方、上記グループφの各画素データは、第１ないし第
４の相関度算出回路６．７．８．９に各々供給される。

また、上記第１の相関度算出回路には上記グループ１の
各画素データが供給され、この第１の相関度算出回路６
は供給されたグループφの画素データとグループ１の画
素データとに基づいてこれらグループ間の相関度を算出
する。同様に、上記第２ないし第４の相関度算出回路７
〜９には、グループ２ないしグループ４の各画素データ
が各々供給され、第２の相関度算出回路７はグループφ
とグループ２との相関度を算出し、第３の相関度算出回
路８はグループφとグループ３との相関度を算出し、第
４の相関度算出回路９はグループφとグループ４との相
関度を算出する。そして、これら各相関度算出回路によ
る算出出力Ｐ　（１）〜Ｐ（４）は補間手段選択回路４
に各々供給される。

なお、本実施例における上記各相関度算出回路７〜９に
よる相関度Ｐ　（Ｎ）の算出は、相関度Ｐ（Ｎ）＝Ａ（
φ）・Ａ（Ｎ）＋　　Ｂ（φ）・Ｂ（Ｎ）＋Ｃ（φ）・
Ｃ（Ｎ）＋　Ｄ（φ）・Ｄ　（Ｎ）（Ｎ＝１，２，３．
４） なる式に基づいて行われる。

上述のような相関度算出出力Ｐ（Ｎ）は上記補間手段選
択回路４に供給され、この補間手段選択回路４は供給さ
れた上記出力Ｐ（Ｎ）に基づいてグループφと相関度が
最も大きいグループを検出し、この検出結果に応じて所
定の補間方法を選択する選択信号を出力する。すなわち
、第３図に示すように、まず供給された算出出力Ｐ　（
Ｎ）から水平方向における相関度の大きいもの及び垂直
方向の相関度の大きいものを各々検出しくステップ１）
、これらが等しいか否か判定する（ステップ２）。

この結果、等しい場合には周辺画素すべてを用いた補間
方法が好ましいと判定して上記２次元補間回路３の出力
を上記スイッチ５から出力させるような選択信号を出力
する（ステップ３）。

また、等しくない場合には水平方向の相関度と垂直方向
の相関度の大小を判定しくステップ４）、水平方向の相
関度が大きい場合には、補間画素は水平方向の隣接画素
を用いて保管することが好ましいと判断して上記水平方
向補間回路１の出力を上記スイッチ５から出力させるよ
うな選択信号を出力しくステップ５）、垂直方向の相関
度が大きい場合には、補間画素は垂直方向の隣接画素を
用いて保管することが好ましいと判断して上記垂直方向
補間回路２の出力を上記スイッチ５がら出力させるよう
な選択信号を出力する（ステップ６） このように、本実施例においては、補間画素に隣接する
画素を含む所定範囲（隣接画素グループと周辺画素グル
ープ）どうしの相関度を検出するようにしたために、補
間画素を水平方向の画素から補間した方がよいのか、垂
直方向の画素から補完した方がよいのか、あるいは周辺
画素すべてを用いて補間した方がよいのか、を正確に判
定することができる。

そして、このような正確な判定に基づいて、補間画素を
隣接画素のデータから演算して算出する場合の演算に用
いられる隣接画素の選定、即ち補間回路１〜３の選択を
行うことによって最適な補間処理を行うことができる。

よって、本実施例においては、上述のような誤判定に起
因した折返し歪の発生がほとんど起こらず、これによっ
て折返し歪による画像劣化を防止することができる。

また、本願出願人のシミュレーション実験の結果、本実
施例による誤判定の発生確率は従来に比して極めて少な
（なることが判明した。

ところで、上述の実施例では、各グループを各々４画素
で構成したが、本発明としてはこれに限るものではなく
、例えば第４図に示すように各グループをより多くの画
素（この場合には１２画素）にて構成するようにしても
よ（、より正確な判定ができる。

なお、上述の実施例においては、２次元のオフセット・
サンプリングの場合について説明したが動画等の３次元
画像をオフセット・サンプリングした場合の補間装置に
本発明を適用してもよいことは当然である。

また、上述の実施例において、各補間回路１〜３は補間
画素の隣接画素のみを演算に用いて補間画素を求めたが
、この演算にさらに周辺の画素を用いてもよい。

（発明の効果） 上述の説明から明らかなように、本発明によれば、オフ
セット・サンプリングされた信号から補間画素を算出し
て補間するための複数の補間手段からの最適な補間手段
の選択を、この補間画素の周囲に位置する画素からなる
複数の画素グループどうしの相関度に基づいて決定する
ようにしたために、補間画素が水平方向の直線部を構成
する画素か、垂直方向の直線部を構成する画素か、ある
いはどちらでもないかといった「傾向」の正確な判定に
基づく補間処理を実現することができる。

よって、本発明によれば、上述のような補間画素周辺の
「傾向」の誤判定に起因した折返し歪の発生を防止する
ことができ；これによって折返し歪による画像劣化を防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る実施例の構成を示すブロック図、
第２図（ａ）（ｂ）は補間画素と隣接画素グループ及び
周辺画素グループとの関係を示す画素配置図、第３図は
第１図に示した実施例の動作を示すフローチャート、第
４図は補間画素と隣接画素グループ及び周辺画素グルー
プとの他の関係を示す画素配置図、第５図は２次元のオ
フセット・サンプリング構造を示す図、第６図はオフセ
ット・サンプリングにより伝送可能な帯域の空間周波数
スペクトラムを示す図、第７図はサンプリングデータか
ら原信号を復元する補間動作を模式的に示した図、第８
図（ａ）（ｂ）は折返し成分の空間周波数スペクトラム
を示す図、第９図は折返し歪の発生例を示す図、第１０
図（ａ）〜（ｃ）は補間回路の特性図である。 １・・・水平方向補間回路、 ２・・・垂直方向補間回路、 ３・・・２次元補間回路、 ４・・・補間手段選択回路（選択手段）、５・・・スイ
ッチ、 ６．７，８．９・・・相関度算出回路。 （久ノ （ｂ） くｏＢｏ。 ｌ；−１＾Ｊ）ｏ：ノ 第５（支） 才７ビ・、／ト・η叡°ソン７（？；χ尤り第１：）□
□□ オフビ・ント専〕ブソン７”に調、イ云尤（可能なべ一
又パンｇｌ＊・ ・ ・ 第７図 （反） ＜ｂ） ″′ｆχ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 互いに補間方法が異なる複数の補間手段と、上記補間画
   素の周囲に位置する画素から構成される画素グループと
   この画素グループの周囲に位置する複数の他の画素グル
   ープとの相関度に応じて、上記各補間手段の出力のいず
   れかを選択する選択手段を備えたことを特徴とするオフ
   セット・サンプリング信号の補間装置。