JPH10327392A - 走査線変換装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で正確に走査線変換処理を行う。 【解決手段】 係数テーブル３に、補間位相点毎に、か
つ、クラス毎に、予測係数を用意する。補間位相点指示
回路４で指示された補間位相点の予測係数であって、ク
ラス分類回路２により規定されたクラスに対応する予測
係数が、係数テーブル３から予測器５に供給される。予
測器５は、タップ抽出回路１で抽出された予測タップの
画素データに、予測係数を適用して、予測画素データを
演算し、合成回路６に出力する。合成回路６は、遅延回
路７を介して供給される元のインタレース方式の画素デ
ータに、予測器５から供給される予測画素データを合成
して、ノンインタレース方式の画素データを生成し、出
力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、走査線変換装置お
よび方法に関し、特に、より正確にかつ簡単に、インタ
レース方式の画像信号を、ノンインタレース方式の画像
信号に変換したり、NTSC方式の画像信号を、PAL方式の
画像信号に変換することができるようにした走査線変換
装置および方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、NTSC方式の画像信号は、フレー
ム内５２５ライン２：１インタレース信号とされてい
る。すなわち、１フレームのライン数（走査線数）は、
５２５本とされ、この１フレームは、２６２．５本の奇
数番目の走査線よりなる奇数フィールドと、２６２．５
本の偶数番目の走査線よりなる偶数フィールドにより構
成される。

【０００３】このインタレース方式の信号を、ノンイン
タレース方式の信号に変換するには、各フィールドにお
いて、２６２．５本の走査線から、新たに２６２．５本
の走査線を補間し、合計５２５本の走査線にする必要が
ある。

【０００４】従来、このような走査線の変換は、補間画
素（注目画素）の近傍の画素に、所定の重み係数を乗算
して得られる結果を加算することで（いわゆる補間処理
をすることで）行われていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに、通常の補間処理により、走査線の数を変換するよ
うにすると、正確な補間を行うことができない課題があ
った。

【０００６】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、より正確に新たな走査線の画素を生成し、
もって走査線の数を増加することができるようにするも
のである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の走査線
変換装置は、入力された画素データからクラスタップお
よび予測タップを抽出する抽出手段と、抽出手段により
抽出されたクラスタップに基づいてクラス分類を行うク
ラス分類手段と、画素データの補間位相に対応する予測
係数を記憶する記憶手段と、抽出手段により抽出された
予測タップと、クラス分類手段により分類されたクラス
に対応する予測係数に基づいて、補間位相に対応する予
測画素を演算する演算手段と、演算手段により演算され
た予測画素と、入力された画素とを合成する合成手段と
を備えることを特徴とする。

【０００８】請求項４に記載の走査線変換方法は、入力
された画素データからクラスタップおよび予測タップを
抽出する抽出ステップと、抽出ステップで抽出されたク
ラスタップに基づいてクラス分類を行うクラス分類ステ
ップと、画素データの補間位相に対応する予測係数を記
憶する記憶ステップと、抽出ステップで抽出された予測
タップと、クラス分類手段により分類されたクラスに対
応する予測係数に基づいて、補間位相に対応する予測画
素を演算する演算ステップと、演算ステップで演算され
た予測画素と、入力された画素とを合成する合成ステッ
プとを備えることを特徴とする。

【０００９】請求項１に記載の走査線変換装置および請
求項４に記載の走査線変換方法においては、画素データ
の補間位相に対応する予測係数が記憶されており、この
予測係数のうちの、分類されたクラスに対応する予測係
数と、抽出された予測タップに基づいて、補間位相に対
応する予測画素が演算される。演算された予測画素は、
入力された画素と合成される。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
するが、特許請求の範囲に記載の発明の各手段と以下の
実施の形態との対応関係を明らかにするために、各手段
の後の括弧内に、対応する実施の形態（但し一例）を付
加して本発明の特徴を記述すると、次のようになる。但
し勿論この記載は、各手段を記載したものに限定するこ
とを意味するものではない。

【００１１】請求項１に記載の走査線変換装置は、入力
された画素データからクラスタップおよび予測タップを
抽出する抽出手段（例えば図１のタップ抽出回路１）
と、抽出手段により抽出されたクラスタップに基づいて
クラス分類を行うクラス分類手段（例えば図１のクラス
分類回路２）と、画素データの補間位相に対応する予測
係数を記憶する記憶手段（例えば図１の係数テーブル
３）と、抽出手段により抽出された予測タップと、クラ
ス分類手段により分類されたクラスに対応する予測係数
に基づいて、補間位相に対応する予測画素を演算する演
算手段（例えば図１の予測器５）と、演算手段により演
算された予測画素と、入力された画素とを合成する合成
手段（例えば図１の合成回路６）とを備えることを特徴
とする。

【００１２】請求項２に記載の走査線変換装置は、記憶
手段から読み出す予測係数の補間位相を指定する指定手
段（例えば図１の補間位相点指示回路４）をさらに備え
ることを特徴とする。

【００１３】請求項３に記載の走査線変換装置は、記憶
手段から読み出された予測係数から、補間位相に対応す
る予測係数を推定する推定手段（例えば図７の係数推定
回路２１）をさらに備えることを特徴とする。

【００１４】図１は、本発明を適用した走査線変換装置
の構成例を示すブロック図である。タップ抽出回路１に
は、インタレース方式のデジタル化した画素データ信号
が入力されるようになされている。タップ抽出回路１
は、入力された画素データからクラス分類を行うための
画素から構成されるクラスタップと、予測演算を行うた
めの画素データから構成される予測タップを抽出し、そ
れぞれクラス分類回路２と予測器５に供給するようにな
されている。クラス分類回路２は、入力されたクラスタ
ップの各画素データに対して、例えばADRC(Adaptive Dy
namic Range Coding)して、画像の特徴、属性、定常性
などに関し、有限個のパターンのいずれかにクラス分類
する。そして、分類されたクラスに対応するクラスコー
ドを、係数テーブル３に出力するようになされている。

【００１５】係数テーブル３には、補間位相点毎に予測
係数が記憶されている。そして、各補間位相点の予測係
数は、さらにクラス毎に異なる係数が用意されている。

【００１６】すなわち、図２に示すように、インタレー
ス方式の１つのフィールド（Ｆ１）においては、１本の
走査線Ｌ_IF1-iの下に、走査線Ｌ_IF1-(i+2)が隣接してい
る。すなわち、この２つの走査線の間の走査線Ｌ
_IF2-(i+1)は、対応するフレームのもう１つのフィール
ド（Ｆ２）の走査線となっている。この実施の形態にお
いては、走査線Ｌ_IF1-iと走査線Ｌ_IF1-(i+2)の間の走査
線上の画素を生成するものであるが、その補間する位置
（補間位相）が、この例においては、ｎ個とされてい
る。

【００１７】すなわち、図２に示すように、走査線Ｌ
_IF1-i上の画素Ｐ_IF1-iと、走査線Ｌ_{IF 1-(i+2)}上の画素
Ｐ_IF1-(i+2)の間が、画面の垂直方向に、（ｎ＋１）個
に均等に区分され、各区分点に、補間位相点が配置され
ている。係数テーブル３は、このｎ個の補間位相点（補
間位相点１乃至補間位相点ｎ）毎に予測係数を記憶して
いる。

【００１８】さらに、各補間位相点の予測係数は、クラ
ス毎に用意されている。例えば補間位相点１の予測係数
は、クラスがｍ個あるとすると、クラス１の予測係数、
クラス２の予測係数、クラス３の予測係数、・・・、ク
ラスｍの予測係数で構成されている。その他の補間位相
点２乃至補間位相点ｎにおいても同様である。

【００１９】補間位相点指示回路４は、係数テーブル３
に記憶されている予測係数のうち、どの補間位相点の係
数テーブルを用いるかを指示する信号を、係数テーブル
３に出力する。

【００２０】予測器５は、係数テーブル３より読み出さ
れた予測係数を、タップ抽出回路１より供給された予測
タップを構成する画素データに適用して、予測画素デー
タを演算する。予測器５で生成された予測画素データ
は、合成回路６に出力されている。

【００２１】合成回路６にはまた、タップ抽出回路１に
供給された画素データが、遅延回路７で所定の遅延時間
だけ遅延された後、供給されている。この遅延回路７の
遅延時間は、タップ抽出回路１、クラス分類回路２、係
数テーブル３、予測器５による処理に起因する遅延時間
に対応する遅延時間に設定されている。合成回路６は、
予測器５の出力と遅延回路７の出力とを合成して、ノン
インタレース方式の画素データとして出力するようにな
されている。

【００２２】タップ抽出回路１に入力されるインタレー
ス方式の画素データは、例えば図３に示すように構成さ
れている。

【００２３】すなわち、１フレームの画像は、第１フィ
ールドＦ１と第２フィールドＦ２の２つのフィールドに
より構成されており、第１フィールドＦ１は、奇数ライ
ンの画素データＰ_IF1-1，Ｐ_IF1-3，Ｐ_IF1-5，・・・で
構成され（図３（Ａ））、第２フィールドＦ２は、偶数
ラインの画素データＰ_IF2-2，Ｐ_IF2-4，Ｐ_IF2-6，・・
・で構成されている（図３（Ｃ））。

【００２４】第１フィールドＦ１の画素データ
Ｐ_IF1-1，Ｐ_IF1-3，Ｐ_IF1-5，・・・は、図３（Ｂ）に
示すように、垂直方向に相関を有しているので、各画素
は、曲線Ｃ_{IF 1}上に位置するものと考えられる。同様
に、図３（Ｄ）に示すように、第２フィールドＦ２の画
素データＰ_IF2-2，Ｐ_IF2-4，Ｐ_IF2-6，・・・も、それ
ぞれ垂直方向に相関を有し、それらは曲線Ｃ_IF2上に位
置するものと考えることができる。いま、図１の走査線
変換装置では、第１フィールドＦ１の画素データから、
偶数ラインに対応する画素データを予測画素データとし
て演算し、また同様に、第２フィールドＦ２の偶数ライ
ンの画素データから奇数ラインに対応する画素データを
予測し、それぞれノンインタレース方式の信号とするも
のとする。

【００２５】タップ抽出回路１は、図３に示すようなイ
ンタレース方式の画素データがフィールド毎に入力され
るので、各フィールド毎に、図４に示すようなクラスタ
ップと、図５に示すような予測タップを抽出する。

【００２６】すなわち、いま、第１フィールドＦ１の画
素データが入力されているものとすると、その第２フィ
ールドＦ２の画素データに対応する画素データ（注目画
素データ）を予測により生成する場合、その予測画素を
中心として、その上下左右に存在する３×４個の画素デ
ータがクラスタップとして抽出される。例えば、注目画
素データＰ_NIF1-4-2の２ライン上の画素データＰ
_IF1-1-1，Ｐ_IF1-1-2，Ｐ_{IF1- 1-3}、１ライン上の画素デ
ータＰ_IF1-3-1，Ｐ_IF1-3-2，Ｐ_IF1-3-3、１ライン下の
画素データＰ_IF1-5-1，Ｐ_IF1-5-2，Ｐ_IF1-5-3、２ライ
ン下の画素データＰ_{IF1-7 -1}，Ｐ_IF1-7-2，Ｐ_IF1-7-3が
抽出される。

【００２７】また、この例の場合、図５に示すように、
予測タップとして、クラスタップと同一の画素データが
抽出される。勿論、このクラスタップを構成する画素デ
ータと、予測タップを構成する画素データとは異なるも
のとしてもよい。

【００２８】クラス分類回路２は、タップ抽出回路１に
より抽出されたクラスタップの画素データをADRC処理
し、クラス分類する。そして、分類されたクラスに対応
するクラスコードを、係数テーブル３に供給する。

【００２９】一方、係数テーブル３には、補間位相点指
示回路４から図２に示す補間位相点１乃至補間位相点ｎ
のうち、いずれの位相位置の補間を行うものであるの
か、その補間位相点を指示する信号が供給されている。
いまの場合、図４と図５に示すように、奇数ラインと奇
数ラインの間の偶数ラインに対応するラインの画素デー
タ、または、偶数ラインと偶数ラインの間の奇数ライン
に対応するラインの画素データを予測するので、図２に
おける補間位相点１乃至補間位相点ｎのうち、画素デー
タＰ_IF1-iと、画素データ_IF1-(i+2)の丁度中間の補間位
相点を指示する信号が、係数テーブル３に供給される。

【００３０】係数テーブル３は、補間位相点指示回路４
より供給された信号に対応する補間位相点の予測係数の
うち、クラス分類回路２より供給されたクラスコードに
対応するクラスに対応する予測係数を読み出し、予測器
５に出力する。

【００３１】この予測器５にはまた、タップ抽出回路１
で抽出された予測タップを構成する３×４個の画素デー
タ（図５）が供給されている。予測器５は、これらの画
素データに対して、係数テーブル３より供給された予測
係数を適用して、次式に示す予測演算を行う。 ｙ＝ａ０×ｘ０＋ａ１×ｘ１＋・・・＋ａ１１×ｘ１１

【００３２】なお、ここで、ｙは、図５に示す注目画素
Ｐ_NIF1-4-2の予測画素を表し、ａ０乃至ａ１１は、係数
テーブル３より読み出された予測係数を表し、ｘ０乃至
ｘ１１は、図５に示すように、予測タップを構成する３
×４個の画素データの値を表している。

【００３３】予測器５より出力された予測画素データｙ
は、合成回路６に供給される。合成回路６にはまた、遅
延回路７を介して、所定のタイミングで、タップ抽出回
路１に供給された画素データと同一の画素データが供給
されている。すなわち、図３に示す第１フィールドＩＦ
１の画素データと、第２フィールドＩＦ２の画素データ
が、そのまま供給される。合成回路６は、遅延回路７か
ら供給された画素データと、予測器５より供給された予
測画素データとを合成して、ノンインタレース方式の画
素データを出力する。

【００３４】図６は、合成回路６が出力する画素データ
を表している。図６において、白い丸印で示す画素デー
タは、図３に示す白い丸印で示す画素データに対応する
画素データ（すなわち、実サンプル値）である。これに
対して、図６において、黒い丸印で示す画素データは、
予測器５で予測演算された結果生成された予測画素デー
タを表している。

【００３５】すなわち、例えば図６（Ａ）の第１フィー
ルドＮＩＦ１の画素データＰ_NIF1-1，Ｐ_NIF1-3，Ｐ
_NIF1-5は、図３（Ａ）の第１フィールドＩＦ１の画素デ
ータＰ_{IF 1- 1}，Ｐ_IF1-3，Ｐ_IF1-5と同一のものである。
そして、画素データＰ_NIF1-2，Ｐ_{N IF 1-4}は、予測器５で
予測された予測画素データである。図６（Ｂ）に示すよ
うに、黒い丸印で示す予測画素データは、白い丸印で構
成される画素データで構成される曲線Ｃ_NIF1に沿って予
測されたものとなっている。

【００３６】同様に、図６（Ｃ）における第２フィール
ドＮＩＦ２の画素データＰ_NIF2-2，Ｐ_NIF2-4，Ｐ_NIF2-6
は、図３（Ｃ）における画素データＰ_IF2-2，Ｐ_IF2-4，
Ｐ_{IF 2-6}と同一のものである。そして、図中黒い丸印で
示す画素データＰ_NIF2-1，Ｐ_{N IF2-3}，Ｐ_NIF2-5などは、
これらの画素データに対応して予測器５で予測されたも
のである。図６（Ｄ）に示すように、図中黒い丸印で示
す予測画素データは、図中白い丸印で示す画素データで
構成される曲線Ｃ_NIF2に沿って予測されたものとなる。

【００３７】このように、クラス毎に用意した予測係数
を用いて予測画素を予測するようにすると、単に、周辺
画素に、固定された係数を乗算して補間画素を生成する
場合に較べて、より正確な画素を生成することができ
る。

【００３８】なお、係数テーブル３に記憶する予測係数
は、あらゆる画像パターンからなる実画像を用い、上述
した予測式にこれらの値を代入し、最小自乗法などの方
法を用いて求めることができる。

【００３９】図７は、走査線変換装置の他の構成例を表
している。この構成例においては、比較的少ない数の予
測係数が係数テーブル３に記憶される。この例の場合、
図８に示すように、画素データＰ_IF1-iと画素データＰ
_IF1-(i+2)の間の、代表的な補間位相点としての補間位
相代表点ｎと補間位相代表点ｎ−１に対応する予測係数
だけが記憶されている。補間位相点指示回路４から、例
えば図８に示す補間位相代表点ｎの補間位相点が指示さ
れた場合には、係数テーブル３は、この補間位相代表点
ｎに対応する予測係数であって、クラス分類回路２より
指定されたクラスに対応する予測係数を読み出し、係数
推定回路２１を介して、予測器５に出力する。

【００４０】これに対して、例えば補間位相点指示回路
４から、補間位相代表点ｎと補間位相代表点ｎ−１の丁
度中間の補間位相点が指示された場合には、係数テーブ
ル３は、補間位相代表点ｎの予測係数と補間位相代表点
ｎ−１の予測係数を読み出し、係数推定回路２１に出力
する。勿論、この予測係数も、クラス分類回路２により
指定されたクラスに対応する予測係数である。

【００４１】係数推定回路２１は、入力された補間位相
代表点ｎの予測係数と補間位相代表点ｎ−１の予測係数
とから、両者の中間の補間位相点の予測係数を推定演算
する。この推定演算は、いまの場合、補間位相点が補間
位相代表点ｎと補間位相代表点ｎ−１の丁度中間に位置
するので、両者の予測係数の平均値を新たな予測係数と
する。勿論、補間位相点がそれぞれの代表点の丁度中間
でない場合には、その位相位置に対応する重み付けを行
って、係数推定演算が行われる。

【００４２】その他の動作は、図１の構成例における場
合と同様である。この図７の構成例においては、図１の
構成例における場合より、係数テーブル３の記憶する予
測係数を少なくすることができ、それだけ係数テーブル
３の記憶容量を小さくし、装置を小型化することが可能
となる。

【００４３】なお、上記実施の形態においては、オリジ
ナルの画素データ（インタレース方式の画素データ）
を、そのまま合成後の画素データに用いる（すなわち、
その分については予測は行わない）ようにしたが、全て
の画素データを予測演算により求めるようにすれば、さ
らに正確な画素データ（高品位の画像）を得ることがで
きる。しかしながら、そのようにすると、その分だけ係
数テーブル３に記憶しておく予測係数の数も多くなる。
これに対して、上記実施の形態のように、原信号の画素
データを、合成後の画素データとしてそのまま用いるよ
うにすれば、予測器５より出力する画素データの出力レ
ートが低くて済み、それだけ消費電力が小さくなり、係
数テーブル３の容量も小さくて済む。

【００４４】なお、上記実施の形態においては、インタ
レース方式の画素データを、ノンインタレース方式の画
素データに変換する場合を例として説明したが、例えば
フレーム内５２５ラインのNTSC方式の画素データを、フ
レーム内６２５ラインのPAL方式の画素データに変換す
る場合など、走査線の数を変更する場合に、本発明を適
用することが可能である。

【００４５】

【発明の効果】以上の如く、請求項１に記載の走査線変
換装置および請求項４に記載の走査線変換方法によれ
ば、補間位相に対応する予測係数を記憶し、この予測係
数を用いて演算された予測画素と、入力された画素とを
合成するようにしたので、簡単な構成で、かつ、低コス
トの装置で、走査線変換処理を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した走査線変換装置の構成例を示
すブロック図である。

【図２】図１の係数テーブル３の記憶する予測係数の補
間位相点を説明する図である。

【図３】インタレース方式の画素データを説明する図で
ある。

【図４】クラスタップを説明する図である。

【図５】予測タップを説明する図である。

【図６】ノンインタレース方式の画素データを説明する
図である。

【図７】本発明の他の走査線変換装置の構成例を示すブ
ロック図である。

【図８】図７の係数テーブル３の補間位相代表点を説明
する図である。

【符号の説明】

１ タップ抽出回路， ２ クラス分類回路， ３ 係
数テーブル， ４ 補間位相点指示回路， ５ 予測
器， ６ 遅延回路， ７ 合成回路， ２１係数推定
回路

フロントページの続き (72)発明者 奥村 裕二 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力された画素データからクラスタップ
   および予測タップを抽出する抽出手段と、 前記抽出手段により抽出されたクラスタップに基づいて
   クラス分類を行うクラス分類手段と、 画素データの補間位相に対応する予測係数を記憶する記
   憶手段と、 前記抽出手段により抽出された予測タップと、前記クラ
   ス分類手段により分類されたクラスに対応する予測係数
   に基づいて、前記補間位相に対応する予測画素を演算す
   る演算手段と、 前記演算手段により演算された予測画素と、入力された
   前記画素とを合成する合成手段とを備えることを特徴と
   する走査線変換装置。
2. 【請求項２】 前記記憶手段から読み出す前記予測係数
   の前記補間位相を指定する指定手段をさらに備えること
   を特徴とする請求項１に記載の走査線変換装置。
3. 【請求項３】 前記記憶手段から読み出された前記予測
   係数から、前記補間位相に対応する予測係数を推定する
   推定手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記
   載の走査線変換装置。
4. 【請求項４】 入力された画素データからクラスタップ
   および予測タップを抽出する抽出ステップと、 前記抽出ステップで抽出されたクラスタップに基づいて
   クラス分類を行うクラス分類ステップと、 画素データの補間位相に対応する予測係数を記憶する記
   憶ステップと、 前記抽出ステップで抽出された予測タップと、前記クラ
   ス分類手段により分類されたクラスに対応する予測係数
   に基づいて、前記補間位相に対応する予測画素を演算す
   る演算ステップと、 前記演算ステップで演算された予測画素と、入力された
   前記画素とを合成する合成ステップとを備えることを特
   徴とする走査線変換方法。