JPH07177386A - 画像輪郭強調装置 - Google Patents

画像輪郭強調装置

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JPH07177386A
JPH07177386A JP5321678A JP32167893A JPH07177386A JP H07177386 A JPH07177386 A JP H07177386A JP 5321678 A JP5321678 A JP 5321678A JP 32167893 A JP32167893 A JP 32167893A JP H07177386 A JPH07177386 A JP H07177386A
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JP
Japan
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pass filter
signal
low
amplifier
adder
Prior art date
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Pending
Application number
JP5321678A
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English (en)
Inventor
Koichi Nagano
孝一 永野
Masayuki Ozasa
正之 小笹
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 滑らかに画像の輪郭を強調可能な画像輪郭強
調装置を提供する。 【構成】 第一の1次の低域通過フィルタ(以下、LP
F)2、第二の1次のLPF3、第三の1次のLPF
4、第一の増幅器5、第二の1次のHPF6、第四の1
次のLPF7、第五の1次のLPF8、第二の増幅器
9、第三の1次のHPF10、第六の1次のLPF1
1、第一の加算器12を図1の様に構成する。また、強
調信号h3(t)は、つぎのように定義される。 h3(t)=αt(1−t/t0)(1−t/2t0)e
xp(−αt) システムの伝達関数H2(s)は、 H3(s)=αs/(s+α)2−3αs/(t0(s+
α)3)+3αs/(t0 2(s+α)4
(5) となり、このシステムは1次のHPFとLPFを用い
て、図1の様に構成できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電子、通信機器の画像装
置に用いられる画像輪郭強調装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、画像輪郭強調装置はテレビ受像
器、VTRなどの様々な映像機器に利用されるようにな
ってきた。
【0003】以下に従来の画像輪郭強調装置について説
明する。図6は従来の画像輪郭強調装置の構成図であ
り、aは入力端、bは出力端、1は第一の1次の高域通
過フィルタ(以下、HPF)で、16は第四の1次のH
PFで、13は利得制御回路(以下、GCA)で、14
は遅延器で15は第二の加算器である。
【0004】以上のように構成された画像輪郭強調装置
について、以下その動作を説明する。
【0005】映像信号の過渡波形、例えば、ステップ波
の応答と各フィルタの伝達特性とを考える。まず入力端
aに映像信号を入力する。次に第一の1次のHPF1の
伝達特性HHPF1(s)はs関数で HHPF1(s)=s/(s+1/RC) =s/(s+α) (1) となる。ここで、Rはフィルタを構成する抵抗、Cはフ
ィルタを構成するコンデンサ、αは1/RCである。
【0006】さらに、第四の1次のHPF16に第一の
1次のHPF1と同等の伝達特性を与えると、二段のフ
ィルタの総合通過特性H1(s)は H1(s)=(s/(s+α))2 (2) となる。
【0007】このシステムのステップ応答は、ステップ
関数のラプラス変換U(s)(1/s)を考慮して、 H1(S)・U(s)=s/(s+α)2 となる。
【0008】このs関数の逆ラプラス変換がステップ応
答の強調信号h1(t)であり、 h1(t)=(1−αt)exp(−αt) (3) となる。
【0009】この信号を利得調整回路で信号振幅を適当
なレベルに調整して、遅延器14で遅延された原信号に
この信号を逆相に加算器15で加算して、ステップ関数
の前後を強調する。その輪郭強調された信号を出力端b
で出力する。このステップ応答の各波形を図7に示す。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成ではステップ応答による強調信号が1次関数と
減衰関数expの掛け算であったので、強調の最初の部
分が他のときよりも強調し過ぎて不自然な画面になると
いう欠点を有していた。
【0011】例えば、強調信号h1(t)の最大値と最
小値は、 h1(0)=1 h1(2/α)=−e-2 となる。つまり、t=0で最も強い輪郭強調となり、ま
た強調部前後のピークで1:0.135の振幅差があ
る。
【0012】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で滑らかに画像の輪郭を強調することのできる画像輪郭
強調装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の画像輪郭強調装置は強調信号が3次関数と
減衰関数expの掛け算となるような構成を有してい
る。
【0014】
【作用】この構成によって、強調信号の初期値がゼロよ
り始まるので、画像の輪郭に滑らかで自然な補正を得る
ことができる。
【0015】
【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。
【0016】まず、請求項1記載の発明の画像輪郭強調
装置を実施例に基づき説明する。図1は本実施例におけ
る画像輪郭強調装置の構成図を示すものである。
【0017】図1において、2は第一の1次の低域通過
フィルタ(以下、LPF)、3は第二の1次のLPF、
4は第三の1次のLPF、5は第一の増幅器、6は第二
の1次のHPF、7は第四の1次のLPF、8は第五の
1次のLPF、9は第二の増幅器、10は第三の1次の
HPF、11は第六の1次のLPF、12は第一の加算
器である。
【0018】以上のように構成された第一の本発明によ
る本実施例の画像輪郭強調装置について以下その動作を
説明する。まず強調信号h3(t)をつぎのように定義
する。
【0019】 h3(t)=αt(1−t/t0)(1−t/2t0)exp(−αt) (4 ) このように強調信号を定義すれば、初期値は h3(0)=0 となり、強調の最初の部分が他のときよりも強調し過ぎ
ることはない。ここで0は遅延時間である。
【0020】このステップ応答を実現するための伝達関
数を求める。強調信号h3(t)をラプラス変換する
と、 H3(s)・U(s)=α/(s+α)2−3α/(t0(s+α)3) +3α/(t0 2(s+α)4) となり、システムの伝達関数H2(s)は、 H3(s)=αs/(s+α)2−3αs/(t0(s+α)3) +3αs/(t0 2(s+α)4) (5) となる。
【0021】このシステムは1次のHPFと1次のLP
Fで構成できる。1次のHPFの伝達関数HHPF1(s)
は(1)式で示した。
【0022】そして、1次のLPFの伝達関数H
LPF1(s)は、 HLPF1(s)=1/(RC(s+1/RC)) =α/(s+α) (6) である。
【0023】したがって、(5)式を(1)式と(6)
式とで分解すれば、図1のようなシステムが構成でき
る。ここで、増幅器の増幅率を決定し、最大最小の振幅
を適正にする。そして、第一の加算器で強調信号を合成
する。GCA、第二の加算器、遅延器は従来例と同等に
動作する。また、ステップ応答における各点の波形を図
2に示す。
【0024】つぎに、本願の請求項2記載の発明の画像
輪郭強調装置を実施例に基づき説明する。図3は本実施
例における画像輪郭強調装置の構成図を示すものであ
る。
【0025】図3に示す本実施例の画像輪郭強調装置に
ついて以下、その動作を説明する。図1において、第一
の1次のHPF1と第二の1次のHPF6と第三の1次
のHPF10、第一の1次のLPF2と第四の1次のL
PF7と第六の1次のLPF11、第二の1次のLPF
3と第五の1次のLPF8を共通にしてもシステムの伝
達関数H3(s)は変わらない。
【0026】したがって、図3のシステムは図1のシス
テムと等価であり、同じステップ応答が得られ、同等な
画像輪郭強調を行なえる。
【0027】さらに、フィルタの順序を交換しても等価
であるから、図3同様、図4のシステムでも同じ伝達関
数H3(s)を実現できる。
【0028】そのシステムの特徴となる強調信号を合成
する回路の具体例を図5に示す。図5において、vsg
は信号源で、コンデンサC1、抵抗R1、電源V1、ト
ランジスタQ1、および、電流源I1はHPF1を構成
し、抵抗R2、コンデンサC2はLPF3を構成し、抵
抗R3〜R5、トランジスタQ2〜Q4、および、電流
源I2〜I4は増幅器9を構成し、抵抗R6〜R8、R
14〜R16、トランジスタQ5〜Q7、Q12〜Q1
4、および、電流源I5〜I7、I12〜I14は加算
器12を構成し、抵抗R9、コンデンサC3、トランジ
スタQ8、および、電流源I8はLPF4を構成し、抵
抗R10〜R13、トランジスタQ9〜Q11、電流源
I9〜I11は増幅器5を構成し、抵抗R14、コンデ
ンサC4、トランジスタQ15、電流源I15はLPF
2を構成し、voutは出力端である。
【0029】以上のように本実施例によれば、強調信号
を3次関数と減衰関数expの掛け算となるようにシス
テムを構成したことにより画像の輪郭に滑らかで自然な
補正を得ることができる。
【0030】なお、本実施例では1次のフィルタで構成
したが、1次のLPF二段は2次のLPFでよく、1次
のLPF三段は3次のLPFでもよい。また、本実施例
ではHPFとLPFとで構成したが、1次のHPFと1
次のLPFは1次のバンドパスフィルタでもよい。
【0031】なお、本願請求項1と同等な構成で同じ伝
達関数を実現できる接続を有する画像輪郭強調装置、あ
るいは本願請求項2と同等な構成で同じ伝達関数を実現
できる接続を有する画像輪郭強調装置も得られる。
【0032】
【発明の効果】以上のように本発明は強調信号を3次関
数と減衰関数expの掛け算となるよな構成を設けるこ
とにより、画像の輪郭に滑らかで自然な補正を得ること
ができる優れた画像輪郭強調装置を実現できるものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における画像輪郭強調装置の
構成図
【図2】同実施例の各点における波形図
【図3】本発明の他の実施例における画像輪郭強調装置
の構成図
【図4】同実施例において使用可能な画像輪郭強調装置
の別の構成図
【図5】同実施例における画像輪郭強調装置の具体的な
回路図
【図6】従来の画像輪郭強調装置の構成図
【図7】従来例の各点における波形図
【符号の説明】
VCC 電源印加端 1、6、10、16 高域通過フィルタ(HPF) 2、3、4、7、8、11 低域通過フィルタ(LP
F) 5、9 増幅器 12、15 加算器 13 利得調整回路(GCA) 14 遅延器 R1〜R16 抵抗 C1〜C4 コンデンサ Q1〜Q15 トランジスタ I1〜I15 電流源 V1 電圧源 vsg 信号入力端 vout 出力端

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第一の高域通過フィルタと第一の低域通過
    フィルタと第二の低域通過フィルタと第三の低域通過フ
    ィルタと第一の増幅器と第二の高域通過フィルタと第四
    の低域通過フィルタと第五の低域通過フィルタと第二の
    増幅器と第三の高域通過フィルタ第六の低域通過フィル
    タと、源信号が第一の高域通過フィルタと第一の低域通
    過フィルタと第二の低域通過フィルタと第三の低域通過
    フィルタと第一の増幅器とを通過した第一の信号成分と
    同一源信号が第二の高域通過フィルタと第四の低域通過
    フィルタと第五の低域通過フィルタと第二の増幅器とを
    通過した第二の信号成分と同一源信号が第三の高域通過
    フィルタと第六の低域通過フィルタとを通過した第三の
    信号成分とを加算する第一の加算器と第一の加算器によ
    り合成された信号振幅を調整する利得制御回路と源信号
    から合成された強調信号との遅延時間を合わせるための
    遅延器と遅延された源信号と合成された強調信号を加算
    する第二の加算器とを備えたことにより、強調信号がス
    テップ応答のときに3次関数と減衰関数expの掛け算
    となるような構成を有することを特徴とする画像輪郭強
    調装置。
  2. 【請求項2】第一の高域通過フィルタと第一の低域通過
    フィルタと第二の低域通過フィルタと第三の低域通過フ
    ィルタと第一の増幅器と第二の増幅器と、源信号が第一
    の高域通過フィルタと第一の低域通過フィルタと第二の
    低域通過フィルタと第三の低域通過フィルタと第一の増
    幅器とを通過した第一の信号成分と第二の低域通過フィ
    ルタと第二の増幅器とを通過した第二の信号成分と第一
    の低域通過フィルタを通過した第三の信号成分とを加算
    する第一の加算器と第一の加算器により合成された信号
    振幅を調整する利得制御回路と源信号から合成された強
    調信号との遅延時間を合わせるための遅延器と遅延され
    た源信号と合成された強調信号を加算する第二の加算器
    を備えたことにより、強調信号がステップ応答のときに
    3次関数と減衰関数expの掛け算となるような構成を
    有することを特徴とする画像輪郭強調装置。
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