JPH11512892A - ビデオ信号処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ビデオ信号は、左及び右の差信号（Ｌ及びＲ）を非線形結合し、ただし、ＬあるいはＲのいずれかがゼロである場合にはゼロと最小の絶対値を使用することによってエンハンスされる。Ｌ及びＲの極性が同じである時にエッジエンハンスメントが与えられ、極性が異なる場合にはピークエンハンスメントが与えられる。差信号は遅延（２及び４）と減算器（３）によって導出される。非線形結合は参照用テーブル（３０）で導出される。

Description

【発明の詳細な説明】 ビデオ信号処理装置 本発明はアナログ及びデジタルビデオ信号の処理方法に関し、特に画像鮮鋭度 の回復、即ち、映像記録あるいは送信の過程で消失あるいは減少した所望の高周 波信号の成分を回復することに関する。このような処理方法はアパーチャ補正あ るいはエッジエンハンスメント（エッジ強張）として知られている。 周知のエンハンスメント技術は、信号の２次微分を求め、それに補正の度合い を決定する計数を乗算し、その結果を入力信号に加算する。このようなエンハン サーの周波数応答は、周知のフーリエ変換でパルス応答にリンクされる。この種 のエンハンサーには、パルス及びステップ応答における目に見える邪魔なオーバ ーシュートなしでは高周波成分をブーストできないという基本的な制限がある。 また、信号スペクトルの低周波部分を延長して高周波成分を合成することに基 づく非線形エッジエンハンスメント技術が知られている。この手法は、入力信号 の１次及び２次微分係数を計算し、この１次微分係数とクリッピングした２次微 分係数とを乗算し、最後にその結果生じる補正信号を入力信号に加算するもので ある。このような処理によりパルス応答が改良される。しかしながら、パルス応 答には不要なオーバーシュートあるいはリプルが全くないわけではなく、また周 期的な画像テクスチャー（ｐｅｒｉｏｄｉｃ ｐｉｃｔｕｒｅ ｔｅｘｔｕｒｅ ）の質の低下を招いたりする。 本発明の目的は、画像のエッジ部分の鮮鋭度を改善するエッジエンハンサーを 提供することである。また、もう一つの目的は、ピークエンハンサーを提供する ことであり、このピクチャーエンハンサーは、何か可視部を人工的に形成するこ と（ｖｉｓｉｂｌｅ ａｒｔｅｆａｃｔｓ）なしに、ライン及び高周波テクスチ ャーのコントラストを改善するものである。本発明のもう一つの目的は、信号の 急峻性の補正と、正弦波状テクスチャー及び短パルスの頂部“ピーキング”との 両方を結合することが可能な改良されたエンハンサーを提供することである。 従って、本発明は、左及び右の差信号を形成し、これら差信号を非線形結合す ることによってエンハンスメント信号を抽出するステップを有するビデオ信号処 理方法において前記左及び右の差信号のいずれかがゼロである場合、該エンハン スメント信号をゼロに拘束することを特徴とするビデオ信号処理方法にある。 左及び右の差信号を別々に使用することで、従来のエンハンサーよりも優れた 、そしてよりフレキシブルな補正が可能となる。 便利なことに、左右の差信号の極性が同じ場合、エンハンスメント信号はエッ ジエンハンスメント信号を有し、極性が異なる場合にはピークエンハンスメント 信号を有する。 本発明の更なる目的は、“補正ウインドウ”の大きさ、即ち、左及び右の差信 号の計算に関与する信号サンプル間の遅延が異なる幾つかのエンハンサーからの 出力補正信号のうち最も良いものを計算する回路形式の改良されたエンハンサー を提供することである。 好ましくは、この方法は更に、異なった時間間隔Ｔ₁からＴ_Nについて複数のエ ンハンスメント信号を抽出し、１つのエンハンスメント信号を使用のために選択 するステップを有する。 アナログ及びデジタルいずれの構成も可能である。特に、アナログで実施する 場合、生じる結果が同じになる処理方法が数多くあり、以下に示す異なる実施の 形態は単なる例にすぎない。 図面を参照して本発明について説明する。 第１図は、本発明によるエッジ及びピークエンハンサーの一般的なブロック図 である。 第２図は、第１図に示されているエンハンサーで何回も使用されている構成要 素の詳細図である。 第３図は、第１図に示されているエンハンサー内の主要点におけるステップ及 びパルス応答を示す一組の図である。 第４図は、第１図でブロック形式で示されている構成要素をデジタルで実施し た場合の一形態を示す図である。 第５図は、第１図及び第３図でブロック形式で示されているエンハンサーの“ 多重ウィンドウ”の形態示す図である。 まず、第１図を参照して、入力ターミナル１における信号Ｓ_inは遅延ライン ２及び加算器５を通過して出力ターミナル６に現れる。遅延ライン２の出力はま た、反転入力に信号Ｓ_inを受信している減算器３の非反転入力に取り込まれる。 こうして、この信号の現在の傾きが減算器３によって求められる。減算器３の出 力からの右差信号Ｒは第２遅延ライン４の入力に加えられ、その出力に左差信号 Ｌが得られる。右差信号Ｒはまた、インバータ１１に与えられ、その出力に反転 右差信号−Ｒが得られる。左及び右差信号は、後述する目的のために、それぞれ の比較器１２及び１３でゼロと比較される。これらの差信号はまた、２次微分信 号（Ｌ−Ｒ）を得る加算器１４の入力に与えられると共に、最小検出器１５の入 力に与えられる。 最小検出器は以下のように定義される関数Ｍｉｎｍ（Ａ，Ｂ）を与える。 Ｍｉｎｍ（Ａ，Ｂ）＝ｉｆ ａｂｓ（Ａ）＜ａｂｓ（Ｂ） ｔｈｅｎ Ａ ｅｌｓｅ Ｂ （もし絶対値（Ａ）＜絶対値（Ｂ）なら、Ｂ以外のＡ） 第２図は最小検出器で可能な実施例を示している。これは次のように動作する 。 即ち、比較器は入力信号の絶対値を与えられ、より小さい信号を次の処理のため に選択するようにスイッチ選択を制御する。 第１図に戻ると、加算器１４と最小検出器１５の出力からのそれぞれの信号は 、スイッチ２３のターミナル２４にエッジ補正信号を与えるために、利得制御増 幅器１７及びインバータ１８をそれぞれ介して、もう一つの最小検出器２１へ与 えられる。 エッジ補正信号Ｃ_edgeは以下の形をとる Ｃ_edge＝Ｍｉｎｍ（Ｇ_e ^*（Ｌ−Ｒ），−Ｍｉｎｍ（Ｌ，−Ｒ）） 同様に、加算器１４及び最小検出器１５のそれぞれの出力は、スイッチ２３の ターミナル２５にピーキングエンハンスメント信号を与えるために、それぞれ利 得制御増幅器１９と２０を介して、最小検出器２２に与えられる。この信号Ｃ_{p eak} は以下の形をとる。 Ｃ_peak＝Ｍｉｎｍ（０．５^*Ｇ_p（Ｌ−Ｒ），Ｇ_p ^*Ｍｉｎｍ（Ｌ，−Ｒ）） イクスクルーシブオア（排他的論理和−ＥｘＯｒ）ゲート１６において行なわ れるＬ及びＲ信号の極性の比較によって、スイッチ２３に“エッジ”あるいは“ ピーク”のいずれの補正が適用されるべきかを決定する制御信号が与えられる。 もし、極性が同じであれば、エッジ補正が適用され、異なる場合にはピーク補正 が適用される。 “エッジ”エンハンスメントの度合いは、増幅器１７（図では、パラメータＧ_e で示されている）の利得によって設定される。 増幅器１９の利得は、増幅器２０の利得の半分でなければならない。“ピーク ”エンハンスメントの度合いは、これらの利得（図ではパラメータＧ_pで示され ている）によって設定される。 スイッチの出力ターミナル２６における最終エッジ及びピーク補正信号は、出 力ターミナル６にエンハンスト出力信号Ｓ_outを得るために、加算器５の入力信 号に加えられる。 補正信号は常に最小差選択の結果であり、従って、エンハンスト遷移のレベル は隣接した平坦部分のレベルを超過することは全くなく、このことは、オーバー シュートが決して起こらないことを意味する。また、左右いずれかの差信号がゼ ロである場合は、エンハンスメント即ち補正信号はゼロに拘束される。 第１図にはエッジ及びピーク補正信号を選択するためのスイッチが示されてい るが、スイッチが状態を変えた場合にも、補正信号が不連続になることはない。 これは、ＥｘＯｒゲートに与える比較器がＬあるいはＲのゼロクロス点において のみ状態を変化するためである。Ｌがゼロにある場合、スイッチへの両方の入力 が等しく（−Ｒの電圧）、Ｒがゼロになると両方のスイッチ入力がゼロになる。 第３図は、第１図のいくつかの主要点における波形を示したものである。 第３図ａは、第１図の遅延ライン２及び４における遅延Ｔとほぼ等しい立上り 時間を有するワイドパルスとサインスクエアパルスからなる入力信号を示してい る。 第３図ｂには、左及び右の差（微分）信号が示されている。 第３図ｃには、エッジ補正信号が示されている。両差信号が同じ場合、補正信 号の極性が変化することに注意すべきである。極性が変化する直前直後（左及び 右の差信号ほぼ同じ時）に、信号は入力信号の傾きが変化することによって制御 される、即ち、最小検出器によって選択された信号は、制御パラメータＧ_eを乗 算した２次微分係数となる。 第３図ｄには、ピーキング補正信号が示されている。この信号は、左及び右の 差信号の極性が異なる場合にのみ存在し、パルスの頂点でその最大値に達する。 第３図ｅには、出力エンハンスト信号が示されている。差信号の１方がその極 性を変化させると、補正信号はエッジエンハンスメントモードとピークエンハン スメントモードとの間で変化することに注意すべきである。本発明によるエンハ ンサーの重要な利点は、平坦部、特に、パルスの前後の波形の基底部で補正信号 をキャンセルすることができることである。従って、不要なリプルあるいはオー バーシュートは存在しない。 第４図は、エンハンサーをデジタルで実行する場合を示している。入力信号は 、第１図に示されているものと同じブロック２、３、４及び５を介して出力６へ と与えられる。２つの差信号Ｌ及びＲが参照用テーブル（ＬＵＴ）３０の入力に 与えられる。これは、第１図の点線の四角内の全てのブロックの機能を結合した ものである。参照用テーブルの出力は主信号ではなく、補正信号であるため、主 信号より、低いレベル、例えば、１０の代わりに８ビットで量子化される。これ より明らかなように、全ての非線形動作のために参照用テーブルを使用すること によって、デジタル構成は非常に経済的且つ簡単になる。 第５図は、改良されたエンハンサーを示しており、そこでは、入力信号Ｓ_inは 、補正ウィンドウＴの寸法、即ち、左右の差信号計算に関与する信号サンプル間 の遅延のみが異なっている幾つかの主エンハンサー４０、４１・・・５０に与え られる。これらの主エンハンサーの出力は最大セレクタ６０内で結合されるので 、最高レベルの補正信号が常に選択され、エンハンサーは自動的に、入ってく る信号の帯域幅（鮮鋭度）にそれ自体を適応させる。最大セレクタの構成は、第 ２図に示されている最小検出器と同様である。 デジタルハードウェアについては、１つのサンプリング間隔において１組以上 の計算を行うことが可能であるため、実際に、図示されている平行処理は、単に システムクロックレートをサンプリングレート以上に増加させ、ハードウェアの 一部を何回も使用することで可能となる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ステインバーグ，アヴィドール イギリス国，ハムプシャー ジーユー32 ３エルエス，ピーターズフィールド，ラー クーム ロード 36

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 左及び右の差信号Ｌ及びＲを形成し、これら差信号を非線形結合すること によってエンハンスメント信号を抽出するステップを有するビデオ信号処理方法 において、ＬあるいはＲがゼロである場合、該エンハンスメント信号をゼロに拘 束することを特徴とする方法。 ２． 請求項１による方法において、左右いずれかの差信号がゼロである場合、 その独立変数から最小の絶対値を有するものを選択する関数を用いることによっ て該エンハンスメント信号をゼロに拘束することを特徴とする方法。 ３． 請求項１あるいは２による方法において、左右の差信号の極性が同じであ る場合、エンハンスメント信号はエッジエンハンスメント信号を有し、また、左 右の差信号の極性が異なる場合にはピークエンハンスメント信号を有することを 特徴とする方法。 ４． 先の請求項のうちのいずれか一つによる方法において、エンハンスメント 信号はエッジエンハンスメント信号Ｃ_edgeを有し、ここで、 Ｃ_edge＝Ｍｉｎｍ（Ｇ_e ^*（Ｌ−Ｒ），−Ｍｉｎｍ（Ｌ，−Ｒ）） が成立し、関数Ｍｉｎｍは、 Ｍｉｎｍ（Ａ，Ｂ）＝ｉｆ ａｂｓ（Ａ）＜ａｂｓ（Ｂ） ｔｈｅｎ Ａ ｅｌｓｅ Ｂ によって定義されることを特徴とする方法。 ５． 先の請求項のうちのいずれか一つによる方法において、エンハンスメント 信号はエッジエンハンスメント信号Ｃ_peakを有し、ここで、 Ｃ_peak＝Ｍｉｎｍ（０．５^*Ｇ_p（Ｌ−Ｒ），Ｇ_p ^*Ｍｉｎｍ（Ｌ，−Ｒ）） が成立し、関数Ｍｉｎｍは、 Ｍｉｎｍ（Ａ，Ｂ）＝ｉｆ ａｂｓ（Ａ）＜ａｂｓ（Ｂ） ｔｈｅｎ Ａ ｅｌｓｅ Ｂ によって定義されることを特徴とする方法。 ６． 請求項１による方法において、一方の差信号は時間間隔Ｔだけ遅延した信 号を引き算することで求められ、他方の差信号は、時間間隔Ｔだけで前記差信号 を遅延させることによって導出されることを特徴とする方法。 ７． 請求項６による方法において、異なった時間間隔Ｔ₁からＴ_Nについて複数 のエンハンスメント信号を導出し、１つのエンハンスメント信号を使用のために 選択するステップを有することを特徴とする方法。 ８． 請求項７による方法において、最大のエンハンスメント信号が使用するた めに選択されることを特徴とする方法。