JPH0620298B2 - 補間フイルタ装置 - Google Patents

補間フイルタ装置

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JPH0620298B2
JPH0620298B2 JP58060568A JP6056883A JPH0620298B2 JP H0620298 B2 JPH0620298 B2 JP H0620298B2 JP 58060568 A JP58060568 A JP 58060568A JP 6056883 A JP6056883 A JP 6056883A JP H0620298 B2 JPH0620298 B2 JP H0620298B2
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signal
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pixel signal
interpolation
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豊 田中
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H17/00Networks using digital techniques
    • H03H17/02Frequency selective networks
    • H03H17/06Non-recursive filters
    • H03H17/0621Non-recursive filters with input-sampling frequency and output-delivery frequency which differ, e.g. extrapolation; Anti-aliasing
    • H03H17/0635Non-recursive filters with input-sampling frequency and output-delivery frequency which differ, e.g. extrapolation; Anti-aliasing characterized by the ratio between the input-sampling and output-delivery frequencies
    • H03H17/065Non-recursive filters with input-sampling frequency and output-delivery frequency which differ, e.g. extrapolation; Anti-aliasing characterized by the ratio between the input-sampling and output-delivery frequencies the ratio being integer
    • H03H17/0657Non-recursive filters with input-sampling frequency and output-delivery frequency which differ, e.g. extrapolation; Anti-aliasing characterized by the ratio between the input-sampling and output-delivery frequencies the ratio being integer where the output-delivery frequency is higher than the input sampling frequency, i.e. interpolation

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は例えば画像信号において、情報の送られてこな
い部分又は情報の欠落した部分若しくは情報の誤った部
分を、周辺画素の情報からフィルタリングによって補間
する補間フィルタ装置に関し、特に論理フィルタを使用
することによって、より忠実な補間信号を得るものであ
る。
背景技術とその問題点 例えば画像信号の補間を行う場合に、水平近傍2画素又
は垂直近傍2画素を含めた4画素から中心画素を予測す
るには、従来は4画素の平均値を用いる方法が採られて
いた。しかしながらこのような予測方法では、画像のエ
ッヂは予測されず、立上がりの鈍った信号しか得られな
いという欠点があった。
ところで本願発明者は先に論理フィルタと呼ばれる新規
なフィルタを提案した。すなわち従来のフィルタは時間
の次元で変化する信号をフーリエ変換によって周波数の
次元に変換し、その周波数成分をフィルタリングしてい
る。これに対して論理フィルタでは、時間の次元で変化
する信号をパターンの集合と見なし、このパターンの変
換によってフィルタリングを行うものである。
以下に図面を参照しながらそのような論理フィルタにつ
いて説明しよう。
例えば第1図に示す信号f(t)から、サンプル値f(i)
その近傍値f(i-1),f(i+1)の3点の値により、パター
ンP(i)が構成される。同様にサンプル値f(i+1)とその
近傍値f(i),f(i+2)よりパターンP(i+1)が構成され
る。信号f(t)はこのようにして得られたパターンP(t)
の集合と見なすことができる。
また3つのサンプル値例えばf(i-1),f(i),f(i+1)
で構成されるパターンP(i)は、第2図Aに示すように
中心値f(i)をB軸に、2つの近傍値f(i-1),f(i+1)
をそれぞれA,C軸に取ることによって、3次元空間上
の一点として表わすことができる。従って信号f(t)
全てのパターンP(t)の集合は第2図Bに示すように3
次元空間上の点の分布として表される。なお図中の実線
の枠は各値の最大値の範囲を示す。
そしてこの第2図Bにおいて、A軸上のパターンP(t)
は3つの値が図中のaに示すようにステップ状に推移し
たものであり、A軸に対向するA′軸上のパターンP
(t)は3つの値がbに示すようにステップ状に推移した
ものである。またB軸上のパターンP(t)は3つの値が
cに示すようにパルス状に推移したものであり、B軸に
対向するB′軸上のパターンP(t)は3つの値がdに示
すようにパルス状に推移したものである。またC軸上の
パターンP(t)は3つの値がeに示すようにステップ状
に推移したものであり、C軸に対向するC′軸上のパタ
ーンP(t)は3つの値がfに示すようにステップ状に推
移したものである。さらに原点Oと枠の対向する頂点
O′を結ぶ軸上のパターンP(t)は3つの値がgに示す
ように直線に推移したものであり、これらの間のパター
ンP(t)はそれぞれ間の形状に推移したものである。
このようなパターンを表わす空間をパターン空間と呼
び、論理フィルタにおいては、上述のパターン空間上
で、特定の領域のパターン集合を別のパターン集合に変
換することによってフィルタリング機能を得るものであ
る。
そして例えば画像信号では、近傍画素間の相関が非常に
強いために、そのパターンの大部分が第3図Aに斜線で
示す直線あるいはステップ状のパターン領域に分布する
と仮定できる。これに対してノイズは全領域に等しく分
布する。従ってノイズを含む画像信号からノイズを除去
するには、パターン空間上で第3図Aの斜線以外の領域
のパルス状のパターンを、第3図Bに示す様に直線ある
いはステップ状のパターンに変換して抑圧すれば良い。
発明の目的 本発明はこのような点にかんがみ、論理フィルタを用い
ることにより、良好な補間信号が得られるようにするも
のである。
発明の概要 本発明は、入力される第1の画素信号に対する(1フィ
ールド−0.5ライン)前の第2の画素信号を得るため
の第1の遅延回路と(2)と、上記第2の画素信号に対す
る1ライン前の第3の画素信号を得るための第2の遅延
回路と(3)と、上記第3の画素信号に対する(1フィー
ルド−0.5ライン)前の第4の画素信号を得るための
第3の遅延回路(4)と、上記第2、第3の画素信号のう
ちの最大値を得る最大値回路(6)と、上記第2、第3の
画素信号のうちの最小値を得る最小値回路(5)と、上記
最大値回路(6)の出力信号、上記第1の画素信号、上記
第4の画素信号のうち振幅の最大値及び最小値を示す画
素信号を検知してそれ以外の画素信号を出力する第1の
補間信号形成回路(最小値回路(9)(10)(12)、最大値回
路(14))と、上記最小値回路(5)の出力信号、上記第1
の画素信号、上記第4の画素信号のうち振幅の最大値及
び最小値を示す画素信号を検知してそれ以外の画素信号
を出力する第2の補間信号形成回路(最小値回路(8)(7)
(11)、最大値回路(13))と、上記第1、第2の補間信号
形成回路からの出力信号を平均する平均化回路(加算回
路(15)、アッテネータ(16))とを有し、該平均化回路の
出力により所望の画素を補間するようになすことを特徴
とする補間フィルタ装置であって、これによれば論理フ
ィルタを用いたことにより、良好な補間信号を得ること
ができる。
実施例 第4図Aにおいて〇印で示す2つの近傍値f(a),f(b)
が与えられ、×印で示す補間値f(x)を得る場合に、こ
の3つの値f(a),f(x),f(b)はパターン空間上に表
わすことができる。そしてこの信号が例えば画像信号で
あると、画像信号の近傍画素間の相関は非常に強いため
に、この3つの値によるパターンP(x)は第3図Aに斜
線で示す領域に分布するものと仮定できる。
そこでこの領域内にあるとする場合には、補間値f(x)
は MIN〔f(a),f(b)〕≦f(x)≦MAX〔f(a),f
(b)〕……(1) 但し、MINは以下のかっこ内で最小のものを取り出す
こと、MAXは最大のものを取り出すことを示す。
とすればよい。この式において、f(x)はf(a)とf(b)
の大きい方より小さく、f(a)とf(b)の小さい方より大
きく、f(a)とf(b)の間の値であることを示している。
すなわち第4図Bにおいて、f(x)が矢印の範囲である
ことを予測している。
そして、このような予測を、さらに垂直方向、時間(フ
ィールド)方向に行うことにより、予測の範囲を縮少ま
たは集束させることができる。
このようにして論理フィルタにて補間信号の予測を行う
ことができる。
さらに以下に、いわゆるノンインタレイス方式のライン
補間信号を得る場合について説明する。
第5図において、フィールドの×印の画素xの補間を行
う場合に、その上下の〇印の画素a,bと、前後のフィ
ールドの対応する位置の〇印の画素c,dを用いて補間
信号f(x)を形成する。そして第6図において、まず画
素a,bの値f(a),f(b)が論理フィルタ(100)に
供給されることにより、任意の幅を持った補間値f(x)
が取り出される。この補間値f(x)と画素c,dの値
f′(c),f′(d)が論理フィルタ(200)に供給され
ることにより、上述の任意の幅より狭い範囲の補間値
f′・f(x)が取り出される。
例えば第7図Aにおいて、画素a,bの値をそれぞれf
(a)=1,f(b)=3とすると、これによって得られるf
(x)は(1,3)点を起点とするB軸と平行の直線で表
わされ、かつ上述の斜線の領域に含まれる範囲に制限さ
れた実線で示される部分である。また画素c,dの値を
それぞれf′(c)=4,f′(d)=2とすると、これによ
って得られるf′(x)は(4,2)点を起点とするB軸
と平行の直線で表わされる。そしてこの場合も上述の斜
線の領域に含まれる範囲は実線で示される部分である。
従ってこれらの実線をそれぞれの起点と原点Oを結ぶ線
に沿ってB軸に投影し、両者の重なった部分が必要とさ
れる補間信号の値の範囲である。すなわち第7図Bは原
点Oと頂点O′を結ぶ線の延長上から透視した図を示
し、この図からも明らかなように、求められる値は2〜
3の範囲である。なお線の重なっていない部分は一方に
おいて直線またはステップパターンとなるものの、他方
ではパルスパターンとなる値である。
ここで例えば第8図に示すように画面の上側が黒(レベ
ル値0)で下側の白い部分のレベル値がフィールドごと
に95→90→85のように次第に暗くなる画像信号で
あった場合に、白い部分の最上位のラインのレベルは従
来の周囲4点の平均値を求めた場合には となり、補間されるラインが灰色でエッヂが鈍ってしま
うのに対し、上述の論理フィルタを用いると、補間され
るラインのレベルは90〜85の範囲となり、忠実な補
間が行われる。
さらに第9図に上述に従ったノンイスタレイスの補間フ
ィルタ装置の具体例を示す。図において入力端子(1)に
供給された画像信号が1フィールド(F)−0.5水平
期間(H)の遅延回路(2)、1Hの遅延回路(3)、1F−
0.5Hの遅延回路(4)の直列回路に供給されて上述の
画素a,b,c,dに相当する信号が取り出される。こ
の画素a,bの信号がMINの論理演算回路(5)及びM
AXの論理演算回路(6)に供給されて、垂直方向の予測
の最小値及び最大値が取り出される。この演算回路(5)
からの信号がMINの論理演算回路(7),(8)に供給さ
れ、また演算回路(6)からの信号がMIN論理演算回路
(9),(10)にされる。さらに画素cの信号が演算回路
(8),(10)及びMINの論理演算回路(11),(12)に供給
され、画素dの信号が演算回路(7),(9),(11),(12)に
供給される。この演算回路(7),(8),(11)からの信号が
MAXの論理演算回路(13)に供給され、演算回路(9),
(10),(12)からの信号がMAXの論理演算回路(14)に供
給される。
これによって演算回路(13),(14)からは上述のf′・f
(x)の最大値と最小値が取り出される。ここで通常の画
像信号においては、この値は略一点に集束する。しかし
まれに集束しない場合について、この最大値及び最小値
が加算回路(15)及び1/2のアッテネータ(16)にて平均さ
れる。なおこの平均化においてもあらかじめ最大値及び
最小値の幅が狭められているので、従来より忠実な値が
取り出される。
この取り出された値の信号及び画素aの値の信号が1H
のランダムアクセスメモリ(17),(18)に供給され、それ
ぞれ書込まれた次の水平走査期間の後半及び前半で1/2
に時間軸圧縮されて読出され、スイッチ(19)にて選択さ
れて出力端子(20)に取り出される。この信号が受像管
(図示せず)に供給されると共に、水平走査周波数が2
倍にされてノンインタレイスの表示が行われる。
このようにしてノンインタレイス方式の表示が行われ
る。そしてこの場合に、第10図Aのような例えば黒い
部分が右へ移動する原信号に関して、従来例のフィール
ドの信号で補間すると第10図Bのような凹凸ができる
のに対して、上述の装置によれば、第10図Cのように
忠実な補間表示が行われるものである。
なお第9図において各演算回路のMAXをMINは全て
を逆にしても同様の作用効果となる。
発明の効果 本発明によれば、論理フィルタを用いたことにより、良
好な補間信号を得ることができるようになった。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第3図は本願発明者が先に提案した論理フィル
タの説明のための図、第4図〜第8図は本発明の説明の
ための図、第9図は本発明をノンインタレイス方式の補
間信号形成装置に適用した場合の一具体例の構成図、第
10図はその説明のための図である。 (1)は入力端子、(2),(3),(4)は遅延回路、(5),(7)〜
(11)はMINの論理演算回路、(6),(13),(14)はMA
Xに論理演算回路、(15)は加算回路、(16)はアッテネー
タ、(17),(18)はメモリ、(19)はスイッチ、(20)は出力
端子、(100),(200)は論理フィルタである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力される第1の画素信号に対する(1フ
    ィールド−0.5ライン)前の第2の画素信号を得るた
    めの第1の遅延回路と、 上記第2の画素信号に対する1ライン前の第3の画素信
    号を得るための第2の遅延回路と、 上記第3の画素信号に対する(1フィールド−0.5ラ
    イン)前の第4の画素信号を得るための第3の遅延回路
    と、 上記第2、第3の画素信号のうちの最大値を得る最大値
    回路と、 上記第2、第3の画素信号のうちの最小値を得る最小値
    回路と、 上記最大値回路の出力信号、上記第1の画素信号、上記
    第4の画素信号のうち振幅の最大値及び最小値を示す画
    素信号を検知してそれ以外の画素信号を出力する第1の
    補間信号形成回路と、 上記最小値回路の出力信号、上記第1の画素信号、上記
    第4の画素信号のうち振幅の最大値及び最小値を示す画
    素信号を検知してそれ以外の画素信号を出力する第2の
    補間信号形成回路と、 上記第1、第2の補間信号形成回路からの出力信号を平
    均する平均化回路とを有し、 該平均化回路の出力により所望の画素を補間するように
    なすことを特徴とする補間フィルタ装置。
JP58060568A 1983-04-06 1983-04-06 補間フイルタ装置 Expired - Lifetime JPH0620298B2 (ja)

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JPS59185420A JPS59185420A (ja) 1984-10-22
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JPH0799804B2 (ja) * 1981-07-13 1995-10-25 ソニー株式会社 フィルタ装置

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