JPH0832939A - 走査線補間回路 - Google Patents

走査線補間回路

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JPH0832939A
JPH0832939A JP6188939A JP18893994A JPH0832939A JP H0832939 A JPH0832939 A JP H0832939A JP 6188939 A JP6188939 A JP 6188939A JP 18893994 A JP18893994 A JP 18893994A JP H0832939 A JPH0832939 A JP H0832939A
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尚樹 花田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 より広い水平帯域において正確な補間を行
い、補間後の画像の画質の向上を図る。 【構成】 図1(A)に示す入力画像の水平画素数は、
同図(B)に示すように2倍化される。そして、この状
態で、垂直及び斜め方向の相関を利用した走査線補間が
同図(C)のように行われる。これにより、同図(D)に
示すように、垂直方向の走査線数が2倍になる。この
後、画素数は、必要に応じて同図(E)のように水平方
向で1/2化され、入力画像と比較して走査線数が2倍の
画像となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、異なるテレビジョン
方式間において走査線の変換を行うテレビジョン方式の
変換技術にかかるものであり、更に具体的には、NTS
CやPALなどの比較的走査線の少ない方式からEDT
VやHDTVなどの比較的走査線の多い方式へのアップ
コンバートに好適な走査線補間回路に関するものであ
る。
【0002】
【背景技術】NTSC方式のような通常解像度の画像信
号による画像をハイビジョンやEDTVの方式の受像機
で見るためには、テレビジョン方式の変換が必要にな
る。NTSC方式の走査線は525本,ハイビジョン方
式では1125本,EDTV方式では1050本となっ
ている。従って、NTSC方式の画像をハイビジョン方
式などに変換する場合は、単純にはほぼ2倍の走査線に
アップコンバートする必要がある。
【0003】ところで、このようなアップコンバータで
は、情報量の少ないNTSC信号を全て上位のテレビジ
ョン方式に変換するために、フィールド内における補間
とフレーム内における補間とが画像の動きに応じて使い
分けられている。これら2つの補間手法には、次のよう
な特長がある。 フレーム内補間−静止画用の補間手法である。信号周
波数の垂直帯域は、NTSC方式の525(TV本)で
ある。動画をこの手法で変換すると、動きのある縦線が
ギザギザに誤変換される。 フィールド内補間−動画用の補間手法である。垂直周
波数帯域がフレーム内補間の半分となり、垂直帯域の高
域成分が別の帯域に誤変換される。
【0004】これらのうち、この発明が関係するフィー
ルド内補間としては、次の2つの手法が知られている。 フィールド中の上下2ライン上の画素の平均値をと
り、その値をそれら2ラインの間のラインの補間値とす
る手法(1993年テレビジョン学会年次大会,5−
8,「新走査線変換方式の開発」参照)。 フィールド内の斜め方向の相関を利用して高画質な補
間を行う手法(特開平4−343590号,同4−35
5581号公報参照)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような背景技術には、次のような不都合がある。 (1)前記の手法 上下画素平均値による補間のみであるため、垂直周波数
が高いような画像部分,つまり垂直方向に変化の激しい
画像部分で正確な補間を行うことができず、斜線がギザ
ギザになってしまう。図8(A)にはその様子が示され
ている。同図は、NTSCのCZP(サーキュラゾーン
プレート)を、上下画素平均値で補間して走査線を2倍
にしたもので、縦方向が垂直周波数,横方向が水平周波
数に対応している。中心が水平,垂直の周波数「0」で
ある。同図にハッチングで示すフィールド内の垂直周波
数の高い部分で、CZPの斜め線が正確に補間されず、
同図(B)に拡大して示すようにギザギザが生ずる。こ
のように、正確に補間できる垂直帯域が狭い。
【0006】(2)前記の手法 これによれは゛、図9(A)にDb,Ddで示すよう
に、斜め方向の相関の検出が、水平方向に2画素離れた
位置で行われる。この手法によれば、同図(B)に示す
ような水平2画素以上の幅の斜め線の場合は、同図に矢
印で示すように斜め線と同方向の相関が小さくなる。従
って、正しい補間が可能となる。
【0007】しかし、同図(C)に示すような水平2画
素未満の斜め線の場合、同図に矢印で示すように斜め線
と逆方向の相関が小さくなってしまう。このため、誤っ
た補間が行われてしまうことになる。このような結果、
いずれの方向の傾きかを判別できるのはサンプリング周
波数fsの1/4の帯域となり、サンプリング周波数fsの
1/4の帯域までしか正確に補間を行うことができない。
同図(D)にはその様子がCZPの場合を例として示さ
れている。同図にハッチングを施した周波数領域で、斜
め方向の相関が折り返され、逆方向の補間が行われてし
まう。このように、正確に補間できる水平帯域が狭い。
【0008】この発明は、以上のような点に着目したも
ので、より広い水平帯域において正確な補間を行うこと
ができ、補間後の画像の画質の向上を図ることができる
走査線補間回路を提供することを、その目的とするもの
である。
【0009】
【課題を解決するための手段と作用】前記目的を達成す
るため、この発明は、入力画像の水平方向の画素数を2
倍にし、この2倍化された画像に対し、補間したい垂直
画素位置を中心とする垂直方向及び複数の斜め方向に位
置する隣接画素のうち、最も相間の強い方向の画素を用
いて、その位置の垂直画素を補間する。他の発明では、
その後、走査線補間された画像の水平方向の画素数が1
/2とされる。この発明の前記及び他の目的,特徴,利
点は、次の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。
【0010】
【好ましい実施例の説明】この発明の走査線補間回路に
は数多くの実施例が有り得るが、ここでは適切な数の実
施例を示し、詳細に説明する。 <実施例の概要>最初に、図1及び図2を参照しなが
ら、実施例の概要を説明する。この実施例では、斜め方
向の画像(画素)相関を利用した水平方向の周波数帯域
(図9(D)がfs/4からfs/2まで広げられる。
【0011】上述したように、斜め方向の相関を利用し
た補間手法の水平帯域が狭い原因は、斜め方向の相関を
サンプル点で2画素離れた位置で検出している点にあ
る。そこで、この実施例では、その相関判定の前に、図
1(A)に示す入力画像の水平画素を同図(B)に示す
ように2倍に増やすようにする。そして、この状態で、
垂直及び斜め方向の相関を利用した補間が同図(C)の
ように行われる。これにより、同図(D)に示すよう
に、垂直方向の走査線数(画素数)が2倍になる。この
後、画素数は、水平方向で1/2が間引かれ、垂直方向の
画素数が同図(E)のように2倍の画像となる。
【0012】図2には、このような処理が行われる回路
の基本的な構成が示されている。同図(B)は、上述し
た背景技術の構成で垂直及び斜め方向の相関を利用した
補間ブロックのみとなっている。これに対し、実施例で
は、同図(A)に示すように、水平方向の画素を2倍に
するブロック,垂直及び斜め方向の相関を利用した補間
のブロック,水平方向の画素を半分に間引くブロックが
含まれている。
【0013】<実施例の構成>次に、図3を参照しなが
ら、実施例の具体的構成について説明する。同図におい
て、例えばNTSC方式の画像信号は、A/D変換器1
0に入力されるようになっている。このA/D変換器1
0の出力側は一方においてメモリ12に直接接続されて
いる。また、A/D変換器10の出力側は、他方におい
て、水平画素数2倍化回路14,垂直画素補間回路1
6,水平画素数1/2化回路18,メモリ20の直列回路
に接続されている。メモリ12,20の出力側は、いず
れも選択スイッチ22に接続されており、選択スイッチ
22の出力側はD/A変換器24に接続されている。な
お、必要に応じて、選択スイッチ22とD/A変換器2
4との間にインターレース化回路26が設けられる。
【0014】以上の各部のうち、水平画素数2倍化回路
14は、例えば図4に示すように、単純遅延素子Tの直
列回路,それらの出力を取り出すための乗算回路K1〜
K6,これらの出力を加算する加算回路SUMAによるFI
Rフィルタ,及び切換スイッチSWAによって構成され
ている。FIRフィルタにより、水平方向に隣接する複
数画素に対する係数乗算と加算が行われる。そして、切
換スイッチSWAによって、FIRフィルタの出力と一
定遅延した入力とを、入力信号の2倍の周波数で交互に
選択出力することで、水平画素数が2倍となる。
【0015】垂直画素補間回路16は、例えば特開平4
−343590号公報に開示された方法,つまり、補間
したい位置の垂直方向及び斜め方向に位置する上下の水
平ライン各3個の隣接画素間で値を比較し、最も値の近
い画素が最も相関の強い画素であるとしてそれらの画素
値から補間画素値を得るという手法で垂直画素を補間す
る回路である。
【0016】水平画素数1/2化回路18は、例えば図5
に示すように、単純遅延素子Tの直列回路,それらの出
力を取り出すための乗算回路KA〜KE,これらの出力を
加算する加算回路SUMBによるFIRフィルタ,及び切換
スイッチSWBによって構成されている。FIRフィル
タで帯域を制限した後に、切換スイッチSWBによって
半分の周波数で入力を選択出力することで、水平方向の
画素数が1/2に間引かれる。
【0017】メモリ12は入力信号をそのまま格納する
ためのものであり、メモリ20は垂直方向に補間された
信号を格納するためのものである。選択スイッチ22
は、メモリ12,20の格納データを、1水平ライン毎
に交互に選択して出力するためのものである。
【0018】インターレース化回路26は、HDTV信
号の場合に必要とされる回路で、例えば図6に示すよう
に、入力を1水平ライン(1H)遅延する遅延回路26
A,平均値回路26B,フィールド切換スイッチ26C
によって構成されている。第1フィールドの画像につい
ては、フィールド切換スイッチ26Cがa側に切り換え
られ、第2フィールドの画像については、フィールド切
換スイッチ26Cはb側に切り換えられて、インターレ
ースが行なわれるようになっている。なお、遅延回路2
6A,平均値回路26Bの代わりに、入力水平ラインの
中間に新たな水平ラインをつくるような垂直フィルタを
用いてもよい。
【0019】図7を参照してインターレース化回路26
の動作を説明すると、入力されたNTSCの第1フィー
ルドの画像信号,第2フィールドの画像信号は、同図
(A)に示すような垂直方向の配列となっている。同図
に示すように、最初から存在する画像信号の垂直方向の
中間位置に補間された画像信号が存在する。HDTVの
場合は、走査線の数がNTSCと比較して約2倍となっ
ているので、同図(A)に示すラインの間に更にライン
が必要となる。そこで、同図(A)に矢印で示すよう
に、1水平ライン前後の信号の平均値を求め、これを同
図(B)に示すようにHDTVの第2フィールドのライ
ンとする。
【0020】<実施例の動作>次に、以上のように構成
された実施例の動作を説明する。例えばNTSCの画像
信号は、A/D変換器10でディジタル信号に変換され
た後、一方においてメモリ12にそのまま書き込まれる
と同時に、他方において水平画素2倍化回路14に供給
される。水平画素2倍化回路14では、水平方向の補間
画素が生成され(図1(B)参照)、水平方向に2倍に
画素が増大した画像信号が垂直画素補間回路16に供給
される。
【0021】垂直画素補間回路16では、水平方向に増
大した画像のうち、垂直方向の補間位置の前後のライン
の隣接3画素が比較されて(図1(C)参照)、垂直方
向の画素が補間され(図1(D)参照)、水平画素数1
/2化回路18に供給される。このように、水平方向の
画素数を2倍とした状態で、垂直方向の斜め相関を利用
した補間処理が行われる。このため、図1(C)に示す
ように、4画素離れた位置で斜め方向の相関が検出され
るようになり、水平帯域が拡大することとなる。次に、
水平画素1/2化回路18では、水平方向の画素数が半分
に間引かれ(図1(E)参照)、メモリ20に書き込ま
れる。
【0022】メモリ12,20の格納画像信号は、選択
スイッチ22によって1ライン毎に交互に出力される。
このときのメモリ12,20からの信号読出しは、ED
TVやHDTVなどの高精細画像信号のタイミングで行
われる。読み出された画像信号は、D/A変換器24で
アナログ信号に変換された後、図示しない同期付加回路
によって同期信号が付加され、高精細画像信号となる。
なお、HDTVの場合は、インターレース化回路26に
よって図7に示したインターレース処理が行われる。
【0023】<実施例の効果>以上のように、この実施
例によれば、次のような効果がある。 (1)背景技術に示した2画素離れた位置で相関を検出
する垂直画素補間手法と比較して、2倍の水平帯域にお
いて正確な補間ができるため、より高画質のテレビジョ
ン方式変換を行うことができる。 (2)サンプリング周波数fsに対する限界の帯域0〜f
s/2まで正確な補間が可能となる(図9(D)参
照)。
【0024】<他の実施例>この発明は、以上の開示に
基づいて多様に改変することが可能であり、例えば次の
ようなものがある。 (1)前記実施例は、主としてNTSC方式の画像信号
の垂直補間を行う場合であるが、他のPALなどの方式
にも同様に適用可能である。 (2)画像信号のD/A変換時のクロック周波数が高い
などの場合であって、出力する画像の水平画素数が入力
される画像の水平画素数の2倍であるときは、水平画素
1/2化回路18を省略することも可能である。 (3)ディジタル変換された画像信号の処理をマイクロ
プロセッサなどを用いてソフト的に処理するなど、同様
の作用を奏するように種々変更か可能である。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、水平方向の画素数を2倍化した後に、斜め方向の相
関を利用した走査線補間を行い、あるいはその後、水平
方向の画素数を1/2化することとしたので、より広い水
平帯域において正確な補間を行うことができ、補間後の
画像の画質の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例の基本的な補間処理手法を示
す図である。
【図2】実施例の基本的な装置構成を示すブロック図で
ある。
【図3】実施例の構成を示すブロック図である。
【図4】実施例の水平画素数2倍化回路の一例を示すブ
ロック図である。
【図5】実施例の水平画素数1/2化回路の一例を示すブ
ロック図である。
【図6】実施例のインターレース化回路の一例を示すブ
ロック図である。
【図7】インターレース化回路の動作を示す図である。
【図8】背景技術による補間と周波数帯域との関係を示
す図である。
【図9】背景技術による補間と周波数帯域との関係を示
す図である。
【符号の説明】
10…A/D変換器 12…メモリ 14…水平画素数2倍化回路(画素数2倍化手段) 16…垂直画素補間回路(走査線補間手段) 18…水平画素数1/2化回路(画素数1/2化手段) 20…メモリ 22…選択スイッチ 24…D/A変換器 26…インターレース化回路 26A…1H遅延回路 26B…平均値回路 26C…フィールド切換スイッチ T…遅延素子 K1〜K6,KA〜KE…乗算回路 SUMA,SUMB…加算回路 SWA,SWB…スイッチ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力画像の水平方向の画素数を2倍にす
    るための画素数2倍化手段;これによって、2倍化され
    た画像に対し、補間したい垂直画素位置を中心とする垂
    直方向及び複数の斜め方向に位置する隣接画素のうち、
    最も相間の強い方向の画素を用いて、その位置の垂直画
    素を補間する走査線補間手段;を備えた走査線補間回
    路。
  2. 【請求項2】 入力画像の水平方向の画素数を2倍にす
    るための画素数2倍化手段;これによって、2倍化され
    た画像に対し、補間したい垂直画素位置を中心とする垂
    直方向及び複数の斜め方向に位置する隣接画素のうち、
    最も相間の強い方向の画素を用いて、その位置の垂直画
    素を補間する走査線補間手段;これによって走査線補間
    された画像の水平方向の画素数を1/2にするための画素
    数1/2化手段;を備えた走査線補間回路。
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JP2008182362A (ja) * 2007-01-23 2008-08-07 Sharp Corp 走査線補間装置
JP2008252450A (ja) * 2007-03-30 2008-10-16 Toshiba Corp 映像信号補間装置および映像信号補間方法

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