JPH07336559A - 画像データ信号強調方法およびそれに使用する処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 入力画像データ信号を復合信号を使用して強
調し、強調出力画像データ信号を生成し強調を均等に行
うための画像処理方法および装置を提供する。 【構成】 電子スキャンによって得られる画像強調を基
盤として利用される「Ｘ」形フィルター１４を、テレビ
映画のアナモルフィックフィルムをスキャンする場合な
ど、強調レベルが水平方向と垂直方向で異なる場合に使
用するために、直線フィルター１６から得られる補足デ
ィテール信号を用いてオリジナル画像の水平解像度また
は垂直解像度における非対称性を補正することによっ
て、「Ｘ」形フィルター１４から得られるディテール信
号の対称性を修正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像処理に関し、特
に、画像強調に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、テレビジョンにおけるビデオデー
タ形式の画像強調は、水平ハイパスフィルターと垂直ハ
イパスフィルターを用いて実行されてきた。画像強調
は、ビデオデータを水平・垂直両方のハイパスフィルタ
ーに並列して通した後、フィルター通過ビデオデータは
一緒に加算されコンポジットディテール信号を形成して
実現される。すなわち、分離可能なフィルターに信号デ
ータを通すことによって実現される。分離可能な水平フ
ィルターおよび垂直フィルターを用いる方法の一例は、
米国特許第 4,962,419号に記載されている。

【０００３】米国特許第 4,962,419号は、カラー補正マ
トリックスとγ補正を含む信号処理ネットワークを開示
し、その詳細な信号処理において、ディテール信号を非
マトリックス化緑色信号から生成するディテール抽出回
路と、ディテール信号をマトリックス化されγ補正され
た赤色信号、緑色信号、青色信号に加算するディテール
強調回路とを含む。非マトリックス化緑色信号は、γ補
正緑色信号に変換され、個別に垂直ハイパスフィルター
および水平ハイパスフィルターに入力され、水平ディテ
ールと垂直ディテール各々を表現するディテール成分に
分離される。垂直ディテールは、さらに、水平ローパス
フィルターに入力され、対角イメージ成分の過度の強調
を除去する。ディテール成分は、除芯（cored ）され、
ディテール強調回路に入力される。カラー補正マトリッ
クスをバイパスし、γ補正後信号チャネルに修正ディテ
ールを挿入することによって、種々のディテール成分は
画像の方向や密度とは無関係に実質的に一定の強調を受
ける。

【０００４】尚、フィルターを分離して使用すると、水
平強調および垂直強調を独立して調整し、非対称ソース
を問わず均等化することができる。

【０００５】あるいは、信号ディテール信号は、米国特
許第 4,941,190号に記載されているように、中心のピク
セルとその周囲のピクセルを用いて、方形対称強調信号
に生成されたり、1993年 3月に出願された同時係属出願
第 037651 「Method and Apparatus for Enhancing Sha
rpness of a Sequence of Images Subject to Continuo
us Zoom 」に記載されたように、「Ｘ」形フィルターを
用いて生成し選択的に水平方向および垂直方向を増強す
ることができる。

【０００６】「Ｘ」形フィルターは、テレビジョンや計
算機システムなどにおける電子スキャンによって得られ
た画像強調のための基盤として使用することができる。
このようなフィルターを使用することによって、画像の
水平方向および垂直方向のエッジは、45度のエッジに優
先して強調することができるという効果がもたらされ
る。

【０００７】さらに、「Ｘ」フィルターを用いて生成さ
れた画像は、個別に水平および垂直のフィルターを用い
て尖鋭化された画像よりも粒子が視覚的に滑らかに感じ
られる。方形対称フィルターや「Ｘ」形フィルターを用
いることによって、一つのディテール信号のみを処理す
る必要があり、高レベルの水平および垂直のディテール
が対角ディテールに比較して得られる。これは、特に
「Ｘ」形フィルターの場合に当てはまる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】米国特許第 4,962,419
号に述べられたように、水平ハイパスフィルターと垂直
ハイパスフィルターを分離して使用することは、２つの
ディテール信号が一緒に加算される場合、強調レベル
は、スキャンラインに対して45度の場合に最大であると
いう欠点がある。この場合、ビジュアル装置は最低の反
応をすることにななる。このため、所定のレベルの見掛
け尖鋭度に比べて必要以上にノイズがかかってしまう。

【０００９】方形対称フィルターおよび「Ｘ」形フィル
ターには、イメージデータが非対称であった場合に、対
称的な外観を強調することができないという欠点があ
る。

【００１０】さらに、「Ｘ」形フィルター単独では、異
なるレベルの強調が水平方向および垂直方向に必要とさ
れる場合に使用するためには適していない。これは、テ
レビ映画（telecine）の歪みのあるアナモルフィックフ
ィルムをスキャンする場合に直面する問題である。

【００１１】従って本発明の目的は、「Ｘ」フィルター
を用いて得られるノイズ効果を維持し、個別のフィルタ
ーのある種の効果を加え、強調の出現を均等化すること
にある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる一態様で
は、画像データ信号を強調する方法において、 ａ）画像データ信号を入力するステップと、 ｂ）入力画像信号を遅延し、複数の遅延画像データ信号
を発生するステップと、 ｃ）前記複数の遅延画像データ信号を円対称フィルター
に通過させ、ディテール画像信号を発生するステップ
と、 ｄ）前記複数の遅延画像データ信号を単方向フィルター
に通過させ補足ディテール画像信号を発生するステップ
と、 ｅ）前記ディテール画像信号を前記補足ディテール画像
信号に加算し、復合ディテール信号を形成するステップ
と、 ｆ）前記復合ディテール信号を前記複数の遅延入力画像
データ信号から選択された１つの信号に加算するステッ
プと、を有することを特徴とする方法を提供する。

【００１３】本発明に係る別の態様では、入力画像デー
タ信号を強調し、出力強調画像データ信号を発生する画
像処理装置であって、前記入力画像データ信号を遅延
し、複数の遅延入力画像データ信号を発生する遅延手段
と、前記遅延入力画像データ信号をフィルタリングし、
ディテール画像信号を発生する第１のフィルター手段
と、前記遅延入力画像データ信号をフィルタリングし、
補足ディテール画像信号を発生する第２のフィルター手
段と、前記ディテール画像信号を前記補足ディテール画
像信号に加算し、復合ディテール信号を形成する第１の
加算手段と、前記復合ディテール信号を前記複数の遅延
入力画像データ信号から選択された１つの信号に加算す
る第２の加算装置と、を有することを特徴する画像処理
装置を提供する。

【００１４】前記装置は、前記ディテール画像信号に応
じて前記補足ディテール画像信号を調整するレベル調整
手段を有すると都合が良い。

【００１５】前記第１のフィルター手段は、円対称（ci
rcular symmetric）フィルターから成っていても良い。
該円対称（circular symmetric）フィルターは、「Ｘ」
形フィルターから成っていることが好ましい。

【００１６】前記第２のフィルターは、単方向フィルタ
ーから成っていても良いが、直線フィルターから成って
いることが好ましい。

【００１７】

【作用】単方向フィルターを円対称フィルターに加えて
用いることによって、ディテール信号の対称性を修正
し、オリジナル画像の水平方向解像度または垂直方向解
像度における非対称性を問わず補償することができる。

【００１８】また、補足ディテール信号を生成し、
「Ｘ」形フィルターから得られたディテール信号に加算
し、復合ディテール信号を発生し、選択的に水平方向強
調成分または垂直方向強調成分を増加させる。

【００１９】

【実施例】本発明は、フィルムが２：１に水平方向に圧
縮されている場合に、スキャンされたアナモルフィック
画像の強調に特に適用できる。この具体的な場合では、
スキャン画像を圧縮補正することにより、フィルムによ
る鮮明度が損なわれる。図１は、一般的なカラーネガフ
ィルムタイプ、Eastman Kodak Company 製造の Eastman
Kodak type 5247の変調転送関数（ＭＴＦ）を示す図で
ある。高精細度テレビ（ＨＤＴＶ）に必要なフィルム平
面の制限解像度は、35mmフィルムに対して約45サイクル
/mm である。図１から、45サイクル/mm に対する反応は
約45％であり、90サイクル/mm の反応は、２：１のアナ
モルフィック圧縮に対応し、19％であることがわかる。

【００２０】これは、画像が空間的に処理されその正確
なアスペクト比（横縦比）を復元した後に、水平エッジ
のために表示空間が制限されている場合のＭＴＦは、45
％であるが、垂直エッジはわずか19％である、すなわ
ち、約２：１の差であることを意味する。垂直エッジを
２倍ブースト（boost ）すると、尖鋭度の対称性は復元
されることになる。

【００２１】本発明に係る好ましい態様では、入力ビデ
オ信号を円対称の（circular symmetric）「Ｘ」形フィ
ルターに通過させ、円対称ディテール信号を供給し、
「Ｘ」形フィルターに並列接続させた直線フィルターに
よって単方向ディテール信号を供給する。単方向ディテ
ール信号は、円対称ディテール信号に加算され、復合デ
ィテール信号として使用されることによって、入力画像
信号の非対称性を修飾または補正することができる。

【００２２】図２は、本発明に係る処理装置１０のブロ
ック図である。処理装置１０は、遅延装置１２と、円対
称フィルター装置１４と、単方向フィルター装置１６
と、２つの除芯装置１８、２０と、レベル設定装置２２
と、加算装置２４と、ブースト制御回路２６と、別の加
算装置２８とを有する。図示のように、円対称フィルタ
ー装置１４と単方向フィルター１６装置は、平行に配置
されており、各々に除芯装置１８、２０が接続されてい
る。円対称フィルター装置１４と除芯装置１８は、円対
称ディテール信号を発生する。単方向フィルター装置１
６と除芯装置２０は、単方向ディテール信号を発生す
る。単方向ディテール信号レベルは、設定装置２２でレ
ベル設定された後に円対称ディテール信号に加算され
る。

【００２３】上述の実施例では、円対称フィルター装置
１４は、「Ｘ」形３×３フィルターを含み、単方向フィ
ルター装置１６は、１×３直線フィルターを含む。

【００２４】本発明に係る方法の第１のステップで、遅
延装置１２においてビデオ信号を遅延させる。このステ
ップで、信号は、図３に示されるように１ラインおよび
２ラインだけ遅延される。この遅延によって、３つのデ
ータストリーム、すなわち、非遅延データストリーム、
「１ライン遅延」データストリーム、「２ライン遅延デ
ータストリーム」が生じ、一度に、３ピクセルＡ、Ｂ、
Ｃを発生する。

【００２５】３つの遅延信号ストリームは、３×３フィ
ルターを含む「Ｘ」形の円対称フィルター装置１４にパ
スされ、３×３の円対称ディテール信号が得られる。図
４では、ピクセル遅延数を「´」の数で示す。下線を引
いた５つのピクセルすなわちＡ″、Ａ、Ｂ´、Ｃ″、お
よびＣは、３×３の円対称ディテール信号を生成するた
めに必要なピクセルである。

【００２６】ライン遅延信号ストリームは、１×３の単
方向フィルター装置１６によっても使用される。ただ
し、この場合、１ライン遅延データストリームだけが使
用される。ピクセルＢ、Ｂ´、Ｂ″は、単方向ディテー
ル信号を生成するために使用される。

【００２７】円対称ディテール信号と単方向ディテール
信号は、それぞれの除芯装置１８、２０で除芯され、低
レベルのノイズおよび粒子（grain ）が除去される。図
５は、得られた除芯信号の一例を示す。

【００２８】単方向ディテール信号のレベルは、円対称
に対応して、レベル設定装置２２で設定される。その
後、単方向ディテール信号は、加算装置２４で円対称デ
ィテール信号に加算され、復合ディテール信号が発生さ
れる。

【００２９】図２に示されるように、復合ディテール信
号は、ブースト制御回路２６を介して加算装置２８にパ
スされる。加算装置２８では、復合ディテール信号は、
遅延画像データ信号の１つに加算されて、入力画像デー
タ信号が非対称性である場合には修飾または補正された
強調ビデオ出力信号が発生される。このような特定の場
合、復合ディテール信号は、「１ライン」遅延信号に加
算されるが、本発明に係る方法を実現するために使用さ
れる特定の装置に応じて、復合ディテール信号を他の遅
延信号のいずれにも加算できることは理解できよう。ブ
ースト制御回路２６は、遅延入力画像データ信号に加算
される復合ディテール信号のレベルを変更するために使
用される。

【００３０】図６および図７は、それぞれ、フィルター
配列に対して０度、45度、90度に配向された正弦波テス
トパターンに対する３×３の「Ｘ」形円対称フィルター
装置１４および１×３直線フィルター装置１６の通過帯
域特性を示す。

【００３１】図６の「Ｘ」形円対称フィルター装置１４
の振幅特性からわかるように、最大周波数における反応
は、０度および90度で 1.0であるが45度では 0.3であ
る。45度での応答は、45度におけるフィルターのナイキ
スト限界では 0.5まで上昇する。

【００３２】同様に、図７からは、１×３直線フィルタ
ー装置１６は、０度における「Ｘ」形フィルターの振幅
特性と同じであるが、90度においてはゼロである。45度
では、１×３フィルターのピーク振幅は、０度の反応で
さえ 0.8である。

【００３３】図８は、２つのフィルターのバランスが同
じであると仮定した場合の正規化形の復合特性を示す。
これは、90度に対応して０度において全体を２倍ブース
トしたものに対応する。図からわかるように、90度の振
幅特性は、０度曲線の振幅の半分である。45度における
総合ブーストは、以下の表から計算される。

【００３４】

【表１】図６の「Ｘ」フィルターの場合 角度（度） ブースト（boost ） ０ 1.0 45 0.5 （最大） 90 1.0

【表２】図７の１×３フィルターの場合 角度（度） ブースト（boost ） ０ 1.0 45 0.8 90 0.0 「Ｘ」形フィルターおよび直線フィルターを組合わせて
０度および90度の応答で２：１の比を得るには、上述の
各半分の値を一緒に加算して、０度で１倍、90度で0.5
倍にする必要がある。

【００３５】

【表３】 角度（度） 「Ｘ」形フィルター １×３フィルター 総合 0 0.50 0.50 1.00 45 0.25 0.40 0.65（最大） 90 0.50 0.00 0.50 同じ計算を２：１の比率を０度から90度までの間で得る
ために直線フィルターのみを用いて実行する場合の結果
は以下のようになる。

【００３６】

【表４】 角度（度） 「Ｘ」形フィルター １×３フィルター 総合 0 1.00 0.00 1.00 45 0.80 0.40 1.20 90 0.00 0.50 0.50 この結果、２つの直線フィルターの45度における反応
は、「Ｘ」フィルターと直線フィルターを組合わせた場
合よりも幾分高い。ノイズの可視性は、ノイズの強度
（power ）に比例し、45度における２つの値間の強度差
は、３：１以上であり、差が顕著である。

【００３７】上述の単方向フィルターは、１×３直線の
フィルターであり、アナモルフィックフィルムに得られ
る垂直ＭＴＦと比較した水平方向ＭＴＦにおける損失、
すなわち、２：１をブーストまたは補正するために使用
される。その他の適切な単方向フィルターを問わず、特
定用途に応じて使用することができることは容易に理解
できよう。

【００３８】単方向ディテール信号は、上述のUSSN 037
651 に記載されたように、２つ以上のフィルターを含む
フィルター装置から得ることができる。あるいは、単一
の調整可能なフィルターから得ることができる。

【００３９】所望の強調ピークが２つ以上のピークの合
計である装置では、単方向ディテール信号は、均等なバ
ランスまたは異なるバランスで各々のメインピークに加
算される。

【００４０】上述のUSSN 037651 に記載されたような拡
大／縮小強調追跡装置装置では、単方向ディテール信号
は、主強調「Ｘ」形フィルターを用いて、適切な水平ま
たは垂直のフィルターを強化したり、２つまたは３つの
フィルター合せることによって追跡することができる。

【００４１】単方向ディテール信号またはその一部を、
個別に除芯（コア、core）するかまたはその他の方法で
処理して、小型の振幅粒子（grain ）またはノイズを除
去した後、他のディテール信号を問わず加算することが
できる。

【００４２】単方向ディテール信号は、方形対称フィル
ターまたはその他の２次元フィルターと一緒に使用する
ことができる。

【００４３】

【発明の効果】単方向フィルターを円対称フィルターに
加えて用いることによって、ディテール信号の対称性を
修正し、オリジナル画像の水平方向解像度または垂直方
向解像度における非対称性を問わず補償することができ
る。これは、水平フィルターと垂直フィルターを用いる
のではなく、45度でのブーストを低減して達成すること
がでる。

【００４４】本発明に係る好ましい実施例では、円対称
（circular symmetric）フィルターは、「Ｘ」形フィル
ターから成る。これによって、このようなフィルターを
用いることによって達成されるノイズ効果を維持し、ユ
ーザはフィルターを分離して利用する方法に柔軟に対応
できる。

【００４５】本発明に係る方法は、補足ディテール信号
を生成し、「Ｘ」形フィルターから得られたディテール
信号に加算し、復合ディテール信号を発生し、選択的に
水平方向強調成分または垂直方向強調成分を増加させ
る。この補足ディテール信号のピーク周波数は、「Ｘ」
形フィルターの水平ピークまたは垂直ピークに等しいか
近似し、強調に対して見掛けは対称に維持される。

【００４６】本発明に係る方法は、ディテール信号の水
平−垂直対称性を調整可能にするとともに、「Ｘ」形フ
ィルターを用いる方法のノイズ効果をほとんど維持する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 一般的なカラーネガフィルムに関するＭＴＦ
（空間周波数に対応する反応）特性を示す図である。

【図２】 本発明に係る処理装置のブロック図である。

【図３】 図２に示されるライン遅延装置から得られた
遅延ラインを示す図である。

【図４】 本発明に従って、「Ｘ」ディテール信号およ
びライン遅延信号が得られるピクセル配列を示す図であ
る。

【図５】 ディテール信号の除芯結果を示す図である。

【図６】 ０度、４５度、９０度における３×３の
「Ｘ」形フィルターの通過帯域特性を示す図である。

【図７】 ０度、４５度、９０度における１×３の直線
フィルターの通過帯域特性を示す図である。

【図８】 ０度、４５度、９０度における３×３の
「Ｘ」形フィルターおよび１×３の直線フィルターを組
合わせた通過帯域特性を示す図である。

【符号の説明】

１０ 処理装置、１２ 遅延装置、１４ 円対称フィル
ター装置、１６ 単方向フィルター装置、１８，２０
除芯装置、２２ レベル設定装置、２４，２８加算装
置、２６ ブースト制御回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 復合信号を使用して画像データ信号を強
   調する方法において、 ａ）画像データ信号を入力するステップと、 ｂ）入力画像信号を遅延し、複数の遅延画像データ信号
   を発生するステップと、 ｃ）前記複数の遅延画像データ信号を円対称フィルター
   に通過させ、ディテール画像信号を発生するステップ
   と、 ｄ）前記複数の遅延画像データ信号を単方向フィルター
   に通過させ補足ディテール画像信号を発生するステップ
   と、 ｅ）前記ディテール画像信号を前記補足ディテール画像
   信号に加算し、復合ディテール信号を形成するステップ
   と、 ｆ）前記復合ディテール信号を前記複数の遅延入力画像
   データ信号から選択された１つの信号に加算するステッ
   プと、を有することを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 入力画像データ信号を強調し、出力強調
   画像データ信号を発生する画像処理装置（１０）であっ
   て、 前記入力画像データ信号を遅延し、複数の遅延入力画像
   データ信号を発生する遅延手段（１２）と、 前記遅延入力画像データ信号をフィルタリングし、ディ
   テール画像信号を発生する第１のフィルター手段（１
   ４）と、 前記遅延入力画像データ信号をフィルタリングし、補足
   ディテール画像信号を発生する第２のフィルター手段
   （１６）と、 前記ディテール画像信号を前記補足ディテール画像信号
   に加算し、復合ディテール信号を形成する第１の加算手
   段（２４）と、 前記復合ディテール信号を前記複数の遅延入力画像デー
   タ信号から選択された１つの信号に加算する第２の加算
   装置（２８）と、を有することを特徴する画像処理装
   置。