JPH06223174A - 画像縮小回路 - Google Patents

画像縮小回路

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JPH06223174A
JPH06223174A JP5010422A JP1042293A JPH06223174A JP H06223174 A JPH06223174 A JP H06223174A JP 5010422 A JP5010422 A JP 5010422A JP 1042293 A JP1042293 A JP 1042293A JP H06223174 A JPH06223174 A JP H06223174A
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JP
Japan
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signal
lpf
image
image reduction
subsampler
Prior art date
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Application number
JP5010422A
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English (en)
Inventor
Hitoshi Seto
斉 瀬戸
Hiroshi Ito
浩 伊藤
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPH06223174A publication Critical patent/JPH06223174A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像を縮小する時、ドット、ライン情報の完
全な欠落がなく、画像の鮮鋭度を保持し、回路規模も節
約できる画像縮小回路を得る。 【構成】 伝達関数の次数がM次でそのうち、正の値を
もつタップ係数の数KがNである(M≧K=N)折返し
歪除去用帯域制限フィルタ10と、入力のサンプル値系
列をNドット、または、Nライン毎に1回のサンプル値
を抽出するN:1サブサンプラ20を縦続接続した画像
縮小回路と、この画像縮小率1/N(Nは任意の数)で
ある画像縮小回路をP段並列接続し、画像縮小率1/N
から、ドット、ラインの欠落の限界値を基準とした制御
信号により、最適な帯域制限フィルタとサブサンプラと
が接続された縮小率1/Nの画像縮小回路を選択できる
信号選択回路を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、表示装置などの制限に
より、入力画像の全ての画素を表示できない場合や、表
示装置の一部分に入力画像を縮小して表示する場合など
における画像縮小回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図8は例えば、R.E.Crochiere著「Multir
ate Digital Signal Processing」(Prentice-Hall) のp
p. 31−35に示された、従来の画像縮小回路を示す
ブロック図である。図において、15はM次LPFは帯
域制限フィルタ(以下、LPFという)であり次数Mの
うち、正の値をもつタップ係数の数KもMである。26
は前記LPFに接続されたN:1サブサンプラである。
【0003】次に動作について説明する。図8におい
て、N:1サブサンプラは、入力のサンプル値系列から
N回に1回の割合でサンプル値を抽出し、入力されたデ
ィジタル画像信号のサンプル数を1/Nに間引く回路で
ある。これにより、画像信号のサンプル数は1/Nに減
少し、N:1に縮小された画像信号が得られる。
【0004】縮小後、正しく再生される信号の周波数
は、標本化定理により、縮小後のサンプリング周波数の
1/2までであり、N:1サブサンプラに入力される信
号は予め、間引き後のサンプリング周波数に合わせて帯
域制限しておく必要がある。M次LPFは、このために
設けられ、N:1サブサンプラに入力される入力画像の
周波数帯域をサブサンプル前の信号帯域の1/Nに制限
する帯域制限フィルタである。
【0005】M次LPFの特性は、縮小後のサンプリン
グ周波数の1/2まで平坦で、それ以上の周波数が完全
に遮断されるもの理想的であるが、実際には、標本化関
数の近似した特性が用いられる。図9にN=2の場合の
ブロック図を示す。その時の伝達関数を式1に示し、次
数Mは3次、そのうち、正の値をもつタップ係数の数K
は3である。また、N=4の場合についても、式2に示
すように、次数Mは7次で、正の値をもつタップ係数の
数Kも7である。一般的に、M次LPFのMと正の値を
もつタップ係数の数KとN:1サブサンプラのNの関係
は、M=K>Nとなり、Nを大きくする程、次数の高い
フィルタを必要とし、回路構成も複雑化する。
【0006】 F1(z)=(1+2z-1+z-2)/4 …式1 ただし、z-1:1サンプル遅延
【0007】 F2(z)=(1+2z-1+3z-2+4z-3+3z-4+2z-5+z-6)/16 …式2 ただし、z-1:1サンプル遅延
【0008】図10は従来例による画像縮小回路の動作
(N=2)を示す説明図である。図において、入力信号
は1ドットのみ黒レベルで、その他のドットが白レベル
の信号とすると、2次LPF処理後、1ドットから3ド
ットにLPFによる影響(広がり)が広がる。2:1サ
ブサンプラは、2:1の間引き処理を行なう。間引きに
よる情報の欠落は、サブサンプラ1、サブサンプラ2、
共に発生しないが、サブサンプラ2では、黒レベルの信
号が2ドット選択され、LPFによる高域成分の劣化が
生じる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】従来の画像縮小回路は
上記のように1/Nの画像縮小率のNと、フィルタの次
数がMと、正の値をもつタップ係数の数Kの関係がM=
P>Nであるため、N:1の間引きを行なう際の帯域制
限フィルタ(LPF)の特性は、標本化関数の近似特性
であるということもあり、どうしても高域成分が劣化し
てしまうという問題点が生じる。
【0010】本発明は上記ような問題点を解消するため
になされたもので、画像縮小の際、画像の重要な情報を
欠損することなく、帯域制限フィルタ帯域制限幅を広帯
域化することで高域成分の劣化を少なくする画像縮小回
路を提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明に係る画像縮小回
路は、画像信号の周波数帯域を帯域制限する伝達関数が
M次でそのうち正の値をもつタップ係数の数KがN個で
ある帯域制限手段と、N:1に間引きをおこなうサブサ
ンプル手段を縦続接続したものである。
【0012】本発明に係る適応型画像縮小回路は、前記
画像縮小回路をP段並列接続し、画像縮小率1/Nが可
変できるようにした信号選択回路と、信号選択回路を制
御するための制御信号発生回路とを接続したものであ
る。
【0013】
【作用】本発明における画像縮小回路または適応型縮小
回路は、帯域制限手段の伝達関数の次数Mのうち正の値
をもつタップ係数の数Kと、画像縮小率の逆数Nを等し
くすることにより、鮮鋭度の高い画像縮小回路を得る。
【0014】
【実施例】
実施例1.以下、本発明を図に基づいて説明する。図1
は本発明の一実施例による画像縮小回路(N=2)を示
すブロック図である。図において、10はM次LPF、
20は、N:1の間引きを行なうサブサンプラである。
【0015】次に動作について説明する。例えば、2:
1の画像を縮小する場合、最も簡単な回路構成は、LP
Fの次数Mと正の値をもつタップ係数の数KとN:1の
サブサンプラNとが等しい(M=K=N)時である。例
えば、図2に示すように、2次LPFと2:1サブサン
プラを縦続接続する構成となり、2次LPFの伝達関数
は式3のようになる。2:1サブサンプラは、信号系列
を2:1に間引き、出力信号はもとの入力信号に対し
て、サブサンプルの数が1/2に減る。
【0016】図3は本発明の一実施例による画像縮小回
路の動作(N=2)を示す説明図であり、M=K=N=
2の場合のLPF処理とサブサンプラの様子を示してい
る。図において、入力信号が1ドットのみ黒レベルで、
その他のドットが白レベルの信号とすると、2次LPF
処理後、信号系列は1ドットから2ドットへと広がる。
2:1の間引きは、情報の欠落は発生しないが、3:1
の間引きにおいては、欠落が発生する。このLPFの広
がりは、正の値をもつタップ係数の数Kと等しく、N:
1サブサンプラのNとの関係により、情報の消失(欠
落)がないように、フィルタの正の値をもつタップ係数
の数Kを定める。
【0017】以上は、回路構成が簡単なM=K=Nの場
合について述べたが、フィルタの設計法によっては、M
>K=Nの場合でも、M=Nと同様の効果をもつ。次数
Mが大きくなる程、回路規模も複雑になるが、正の値を
もつタップ係数の数KがM=Nの場合と同様に、N個あ
ればよい。例えば、式4に示すM=4、N=2の場合に
ついても同様の効果が得られる。式3と共通する点は、
正の値をもつタップ係数KとN:1サブサンプラのNが
2であることであり、フィルタの次数Mに関係なく、L
PFとサブサンプラの組合せが決定することができる。
【0018】図4は本発明の一実施例による画像縮小回
路の動作(N=3)を示す説明図である。図3と同様、
最も簡単な回路構成である。図において、入力信号が、
1ドットのみ黒で、その他が、白レベルの信号とする。
3次LPF処理後、3:1の間引きを施した結果、情報
の欠落は発生しない。この時に示す3次LPFの伝達関
数は式1に示し、カットオフ周波数は、1/2fs(f
sは入力信号のサンプリング周波数)であり、3:1サ
ブサンプラと接続することである。ここが、従来例と異
なるところである。
【0019】以上より、N:1の間引きは、次数がM次
でそのうち正の値をもつタップ係数の数KがN個である
LPFを施せば、情報の欠落は発生しない。よって、フ
ィルタの特性を直接考慮しなくてもよく、特性のカット
オフ周波数を自由に設定することができるので、帯域幅
の広い通過特性に設計することが可能で、フィルタの標
本化関数の近似による高域劣化を少なくすることができ
る。
【0020】実施例2.以下、本発明の実施例2を図に
ついて説明する。実施例2は、実施例1記載の正の値を
もつタップ係数の数Kが、N個存在するM次LPFと、
N:1サブサンプラを縦続接続した実施例1の画像縮小
回路を、P段並列接続したものであり、P種の画像縮小
率1/Nの変換を可能としたものである。
【0021】図5は本発明の他の実施例による画像縮小
回路を示すブロック図である。図において、12は2次
LPF、22は上記2次LPFに接続された2;1サブ
サンプラ、13は3次LPF、23は、3次LPFに接
続された3:1サブサンプラ、14は4次LPF、24
は上記4次LPFに接続された4;1サブサンプラであ
り、31は2;1サブサンプラ、3:1サブサンプラ、
4;1サブサンプラの出力信号を各々並列に入力する信
号選択回路、41は制御信号発生装置であり、信号選択
回路31の制御信号として入力される。
【0022】次に動作について説明する。2次LPF
は、フィルタの次数が2次でタップ係数がすべて正の値
(K=2)をもつフィルタである。このフィルタは、例
えば、式3に示す伝達関数をもつ。2:1サブサンプラ
は、信号系列を2:1に間引く。この結果、2:1サブ
サンプラはもとの入力信号に対し、サブサンプル数が1
/2に減り、画像が1/2に縮小する。3次LPFは、
次数が3次で、そのうち、タップ係数はすべて正の値
(K=3)をもつ。式4にその伝達関数を示す。3:1
サブサンプラは、信号系列を3:1に間引く。4次LP
Fは、タップ係数が4次で、すべて正の値(K=4)を
もつ。例えば、式5の示す伝達関数で表わされる。4:
1サブサンプラは、信号系列を4:1に間引きを行い、
その結果、1/4の画像に縮小された信号を得る。
【0023】 F3(z)=(1+z-1)/2 …式3 ただし、z-1:1サンプル遅延
【0024】 F4(z)=(−1+3z-1+3z-2−z-3)/4 …式4 ただし、z-1:1サンプル遅延
【0025】 F5(z)=(1+3z-1+3z-2+z-3)/8 …式5 ただし、z-1:1サンプル遅延
【0026】制御信号発生回路41は、画像縮小率1/
Nの逆数の間引き間隔をNを求め制御信号を発生させ
る。2:1の間引き、すなわち、縮小率1/2の場合、
2:1サブサンプラの出力信号を選択する。3:1の場
合は、3:1サブサンプラの出力信号を選択し、間引き
が4:1の場合は、4:1サブサンプラの出力を選択す
る。
【0027】以上より、2:1の間引きは、正の値をも
つタップ係数の数が2であるLPFでよく、また、3:
1の間引きは正の値をもつタップ係数の数が3であるL
PFでよい。これを、一般的に表わすと、N:1の間引
きは、M次以上のLPFで正の値をもつタップ係数の数
KがNであればドット、ラインの欠落は発生しない。
【0028】従来例との違いは、標本化定理に基づい
て、LPFの特性が画像縮小後の1/2の周波数に帯域
制限する特性にすることがLPFの設計基準であった
が、本発明は、ドット、ラインの欠落の限界幅、すなは
ち、正の値をもつLPFのタップ係数の数Kとサブサン
プラの間引き幅Nとを比較し、K=NとするようにLP
Fの設計を行うことを特徴としている。
【0029】本発明は、サブサンプラの間引き率Nとフ
ィルタの正の値をもつタップ係数Kを等しくしているた
め、フィルタの次数Mが低次数となり、その結果、回路
構成も簡単になる。
【0030】また、カットオフ周波数が1/2fs(f
sは、画像縮小前のサンプリング周波数)である3次L
PFと、3:1の間引きをおこなうサブサンプラとを縦
続接続とするため、LPFの通過帯域幅がサブサンプラ
の間引きに必要な帯域幅と比べ、広帯域となる。結果的
にLPFの伝達関数が、標本化関数の近似による高域成
分の劣化を補償することになる。
【0031】フィルタの設計法としては、サブサンプラ
の間引きによる折返し歪が許容できる範囲内で、フィル
タの次数Mをできるだけ小さくし、正の値をもつタップ
係数KとNを等しくすることで、回路構成の簡素化と高
域成分の劣化を防ぎ鮮鋭度を確保させる。
【0032】実施例3.本実施例は、2次LPF12を
P段縦続接続することで、LPFの回路規模を節約する
ものである。信号選択回路31、及び制御信号発生回路
41は、実施例2と全く同様である。図6は2次LPF
はすべて、実施例2の2次LPFと同一の伝達関数であ
り、3段縦続接続することで実施例2と同様の効果を得
る。
【0033】動作は、サブサンプラ22、23、24、
信号選択回路31、制御信号発生回路41、ともに、実
施例2と同様である。
【0034】実施例4.実施例3と比べ、図7は本発明
の他の実施例による画像縮小回路を示すブロック図であ
り、このブロック図に示すように、2次LPF12、1
3、14の各出力信号が入力された信号選択回路31の
後段にM:1サブサンプラ25を配置する。このサブサ
ンプラは信号選択回路31の制御信号を判別信号とし、
2:1、3:1、4:1のいずれも間引くことができる
サブサンプラである。このように構成を変えることでも
同様の効果を得る。また、その他の回路は、実施例2、
3同様の動作をする。
【0035】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば間引きに
よるドット、ライン情報の欠落が無く、鮮鋭度の保持に
より、高画質な縮小画像が得られる効果がある。
【0036】また、帯域制限手段の回路の工夫により、
回路規模の縮小化ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による画像縮小回路を示すブ
ロック図である。
【図2】本発明の一実施例による画像縮小回路(N=
2)を示すブロック図である。
【図3】本発明の一実施例による画像縮小回路の動作
(N=2)を示す説明図である。
【図4】本発明の一実施例による画像縮小回路の動作
(N=3)を示す説明図である。
【図5】本発明の他の実施例による画像縮小回路を示す
ブロック図である。
【図6】本発明の他の実施例による画像縮小回路を示す
ブロック図である。
【図7】本発明の他の実施例による画像縮小回路を示す
ブロック図である。
【図8】従来例による画像縮小回路を示すブロック図で
ある。
【図9】従来例による画像縮小回路(N=2)を示すブ
ロック図である。
【図10】従来例による画像縮小回路の動作(N=2)
を示す説明図である。
【符号の説明】
1 入力端子 2 出力端子 10〜16 帯域制限フィルタ(LPF) 20〜26 サブサンプラ 31 信号選択回路 41 制御信号発生回路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ディジタル化された画像信号の周波数帯
    域を制限することを目的とする伝達関数の次数がM次
    (Mは2以上の整数)であり、そのうち正の値をもつタ
    ップ係数の数K(Kも2以上の整数)がN個である帯域
    制限手段と、前記帯域制限手段の出力信号を1/Nに間
    引くサブサンプラ手段とを備えたことを特徴とする画像
    縮小回路。
  2. 【請求項2】 前記請求項1の画像縮小回路をP段(P
    は2以上の整数)並列接続し、このP個の画像縮小回路
    の出力信号を入力し、そのうち一信号のみを選択、出力
    する信号選択手段と、この信号選択手段を制御するため
    の制御信号を発生する制御信号発生手段とを備えたこと
    を特徴とする適応型画像縮小回路。
  3. 【請求項3】 前記帯域制限手段の伝達関数が最も低次
    数であり、この帯域制限手段をP段縦続接続し、請求項
    2記載の画像縮小回路の帯域制限手段と同一特性を有す
    ることを特徴とする適応型画像縮小回路。
  4. 【請求項4】 前記P個の同一特性をもつ帯域制限手段
    の後段に信号選択手段を接続し、その信号選択回路の後
    段に、P種の間引きが可能であるサブサンプル手段を備
    えたことを特徴とする請求項3に記載の適応型画像縮小
    回路。
JP5010422A 1993-01-26 1993-01-26 画像縮小回路 Pending JPH06223174A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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