JPS5831618A - 総計的に適応性あるアナログ−デジタル変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、直列接続のコンデンサ列（ｔｉｒｉｎｇ　ａ
ｆｏａｐｍｅｉｔｍｒａ　）間に基準電圧セットを有す
るアナログ−デジタル変換器を使用してビデオ信号のコ
ントラストを高める装置に関する。

発明の背景 ｐヒストグラム変換によるイメージ処理−は。

ロパート・ハンメルによるβコンピュータグラフィック
スとイメージ処理−と題する論文に説明されている。即
ち。

？デジタル化したイメージの視覚的コントラストは、グ
レイスケールを調整することによシ改善され、その結果
イメージのヒストグラムはフラットになる。この視覚的
コントラストの増大は、原イメージの量子化レベルによ
シ示される相対的強度□のよシ妥当な選択による人工的
な強調である。情報通゛論的な意味ではその処理は強調
を与えないけれども、適当な変換を適用すると、視覚的
明確さの著しい増加をも九らすことになる−と述べてい
る。

ハンメル社２次に変換システム０２つの一般的カテゴリ
を説明している。第１社、−緒に合体されるのみで２億
（ｊｊｓ）が破壊されないダレイーレベル２値（ｙｒａ
ｙ−ｊｅｗｅｌ　Ｊ（ｓＩ）　Ｋより定義される。若し
、原Ｏヒストグラムが極めて太き表ピークを有している
ならば、変換されたヒスドグツムは近似的に平らになる
のみである。この種のシステムにおいてコントラストが
改善されるが、ハンメルは。

極めて小さな２値（０％）が正確に正しい点数（ｓａ＜
ａｊａｒ　ｏｆ　ｐ＊！ｓ４）、即ち原イメージの２値
の幾つかが解体され２幅がも紘や原の２値幅の整数倍（
ｉｓｔｓｙｒｇＪ　ｍａＪｔｊ３ｅＪｅ）ではない点数
により発生される改良されたシステムを教示している。

ハンメルは、また９局所強調−全体強調の相対的な韻律
（Ｊ１１ｆ＃＃）及び構成（＃ｓｓ＃）を説明し、ある
応用例において両者を結合することを示唆している。

Ｚ、０ｒｈａｅｈ　＊により１１１１１１　Ｔｒａ＊ａ
ａ＊ｉｉ＊ｓｅ　１９７９年４月ＦＦ１２２６〜２３１
　　に掲載されたりマイクルプロセッサによる時間領域
のオンライと映像の強調ｒと題する論文において、変換
を決定する計算的な集中的仕事を！イクロプ四セッサＫ
ｔかせ、それによシヒストグツム収集と映像変換とを同
時に行ない。

ダイナミックにビデオ強調の実行を可能にする！イクロ
プロセツサ制御の半独立サブシステムとしてヒストグラ
ム収集と映像変換を与えるシステムが説明されている。

アルゴリズム（算法）が必要な計算に対して説明され、
ヒスドグツム等化とヒストグラム双曲線化の両者に適用
可能である。そのシステムａｔ　Ａ−Ｄ変換器によシビ
デオ入力をデジタル化し、ビデオ出力においてＤ／Ａ変
換器によシデジタルからアナログに逆変換することが必
要である。入出力変換器間に与えられるデジタル手段は
、入力のＪｌ−Ｄ変換器によシ発生され個別のデジタル
増分のために制限される。与えられるデジタルシステム
は比較的複線である。

先行技術において典型的に使用されるＡＩＤ変換器Ｂｓ
Ｖｎ変換器の比較器の各々に対して基準電圧を設定する
直列抵抗除算器を使用している。若し、必要なヒスドグ
ツム変換が前もって決定される場合には、　　Ｒ１，Ｒ
２−−−−ＲＭの値紘、所定のビデオ強調度に要求され
る必要なヒスドグツムを与えるように設定される。しか
し、所望のヒスドグツム変換は９％定０ビデオ信号にお
けるビデオダレイスケール分布の関数である。

発明の要約 本発明によれば、前述の問題は、第１図の抵抗の代シに
容量的な基準ストリングを置換するととによシ解決され
る。これは９個々の比較器回路１０゜１２ｔ　１４ｔ　
１６ｔ　１Ｂに印加される基準電圧を調節可能にし、非
直線性閾値弁−によって確率等化を与える。

これは、比較器によシ認識された特定の２値の関数とし
てコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ５−−Ｃ畷のストリング０
１つを符号器（エン；−〆）３０によって選択的に放電
させることによシ達成されゐ。

従って９本発明の目的紘、所定Ｏビ≠オ信号のグレイス
ケールの任意分布に応答して平らなヒストグラムを設定
する簡単化され九遍令手段なりｋ＃Ｉすることである。

本発明のもう１つの目的は９．基準電圧を与える一連の
コンデンサストリング上の電圧を調節することによｌ）
　Ａ−Ｄ変換器におけゐ一連のアナログ比較器への基準
信号入力を変更することである。

本発明の更に他゛の目的は、放電される特定のコンデン
サの選択のためにＡ−１）変換器の符号器の出力を利用
することにより　Ａ−Ｄ変換器における一連のアナログ
比較器に対して基準信号を与え、：Ｆ／デンサストリン
グの特定のコンデンサを選択的に放電させることである
。

本発明の更に他の目的？ｄ、　Ａ−１）変換−における
一連のアナログ比較器に対して基準電圧を供給し。

一連の；ンデンサストリング上で別々の電圧を再配分し
、コンデンサ間の全電圧社同−であるが。

特定のコンデンサ上の電圧配分が、　Ａ−Ｄ変換器にお
ける比較器により供給される符号器出力の関数として非
直線性となるようにすることである。

これら及び他の目的、並び本発明の利点は１発明の詳細
説明及び後述される図面の説明とを−緒に考察すること
によシ、よりよ〈理解されよう。

本発明の詳細説明 Ａ−Ｄ変換器の量子化効率は、量子化閾値がアナログ入
力の統計的分布によシ決定される場合に最大となし得る
。各閾値が他のあらゆる閾値について統計的に有意であ
シ従って量子化器のダイナミックレンジ（動的間！８）
が消耗されない場合に。

閾値Ｏ各々は確率密度関数を追跡する。量子化器・値は
、符号化された帰還機能（／＊５ｄｊｓｅ＆　／＠５ｓ
ｉｚｅｓ）によ〕達成される。本発明の組会せ構成プ四
ツク図は第５図に示され、デジタル帰還符号が、符号の
アナログ量を制限した個々の；ンデンサの電荷を部分的
に減少させる。コンデンサＣＩ、Ｃ２，Ｃ５，−・Ｃｗ
ｎ　ｉｊ　、電源ｒ＋とｒ−との間で直列ストリングに
接続される。電圧ｒ＋は、ｌｌｌ３２によシ比較器１０
の負入力に印加される。この電圧は、ｔたコンテンｔｃ
１の上部端にも現われる。＝ンデンサＣ１とぐ２との間
のノードに現われる電圧は、纏３４によって比較器１２
０負入力に印加される。コンデンサＣ２とＣｓとの間Ｏ
ノードに現われる電圧は。

すＣ３の下部端の電圧は、１９３８によ１り比較器１６
の負入力に印加される。１ンデンサＣＭ　１０上部端に
現われる電圧は、１１４０によシアナｐグ比較器１８の
負入力に印加される。コンデンサの下部端紘、電圧源Ｆ
−に接続される。ビデオ人力４２は。

スイッチ５−１を経由してアナ賞グ比較器１０，１２＃
１４．１６及び１８の正入力に印加される。比較器１０
゜１２．１４．１６及び１８の出力２０，２２．２４．
２６及び２８紘。

夫々ラッチ！矢符号器（エンニーダ）ＳＯの入力に印加
される。破曽及び記号文字１〜集の使用状。

比較器の数及び関連回路が、所定の応用例に必要な数字
化のレベルに応じた設計の選択であることに注目された
い。関係式悔；２１む　鴇が符号器３０からの配線（又
はビット）の数である場合に成立する。ラッチ優先符号
器５０は９例えば、テ中ナスインストルメント社から部
品番号５Ｎ７４１Ｓ１４Ｂとして購入されよう。アナ賓
ダ比較器１０，１２，１４．１６及び１８から成る比較
器アレイは９例えに、ナシロナルセ書コンダクター社か
ら部品番号ＬＭ−７１１として入手され、又毫１−Ｆ社
から部品番号ｆｆ１Ｃ−１７１１として入手されよう。

ラッチ優先符号器３０Ｃ）出力は、−と鵠との間の関係
がａｍ２％　と定義される場合に鴨個の鎗から成る。１
個の出力線から成る出力４４は９本発明のシステムから
数字化したビデオ出力を与え、またスイッチＪ−１を介
してブナログスイッチ４６の入力に供給される。

ブナログスイッチ４６は、２極スイツチ４８　、５０の
スイッチ接点１，２．３−−−１１１−２及び講−１を
具える。

抵抗ｉｔｉ、　　２極スイツチの固定点５２．５４　Ｋ
接続される。スイッチ極４８０接点１は、ｗｙｆｙｔｃ
ｌの上方端に接続される。極５０の接点１Ｇは、コンデ
ンサＣ１の下方端に接続される。従って、抵抗ｉｔ　ａ
　を極４Ｂ、５０が接点１，１８位置にある時にコンデ
ンサＣ１間に接続される。ラッチ優先符号器３０からの
５個の出力線が極４Ｂ、、５０に対して位置１を選択す
る場合に、抵抗Ｒ社、ラッチ優先符号器３０に供給され
るすｙプルハック５６によ°シ決定される時間周期Ｏ関
Ｃ１と並列に接続される。これは、その時間周期中にコ
ンデｙすＣ１がＴｏ　ｍ　ＲＣｍによシ決定される時定
数を有する抵抗Ｒを介し放電されることを意味する。Ｒ
Ｃｍ　’ａ　ｓ典型的にはクロック５６０時間に関°シ
、長くなるように選択される。同様に、抵抗Ｒ社、アナ
ａグスイッチ制御４６によシ選択されるスイッチ位置に
応じ任意のコンテンｔ　０１．Ｃ２，ＣＢ　−−−−Ｃ
鵬間に接続される。アナログスイッチ制御４６．スイッ
チ４Ｂ及び５０から成るアナログスイッチ５１紘、ノー
リス；−ポレーションよシ部品番号［１−５０６として
入手されるアナログマルチプレクサであるのがよい。抵
抗Ｒによシ放電されるコンデンサは、ラッチ優先符号器
３０よシの電線出力４４上の信号によ〉単独に決定され
る。＝−ド（符号）Ｓの各事象は、その将来の事象確率
を反対に補強し、他Ｏブードの事象確率は、コード饅の
確率に等しくなるように増加される。第５図は、更に量
子化閾値が達成される機構を図示している。コンデンサ
Ｃ１＊Ｃ２，Ｃ５−＝　Ｃ１ｍ１は。

個々のコンデンサを放電させるのに使用される。

適合するプロセスの時定数は、１個のビデオ線の持続時
間において適当にセットされるか又は一般的に前述した
ような時定数になるであろう。

閾値の分布は、ｌＩごとに異なるから、各ビデオ線の終
シにおいて較正サイクルが開始される。較正は、スイッ
チ５−１を接地することによ〕帰還制御を可能にし、第
５図に図示の如きビデオ入力位置を取り去シ、＠５８上
の線形ランプ（ｒａ＋ｍ７）信号を同時に注入すること
Ｋよって達成される。放出するコードは、再建段階中に
使用される。その；−ドは、それらの夫々の線形ランプ
２値と置きかえられる。

！Ｉ５６上のサンプルクロックは９発振を妨げ同期デー
タ転送を与える。

第２図乃至第４図は、更に機能的な変換を発生する。第
２図線、入力信号の確率分布の一例を示す。この場合、
４ビツト変換器に対して愼＝１６である。即ち１ｍ１Ｈ
１６−４であゐ。第５図紘、累積分布関数であシ、第２
図の確率分布関数を積分することにより得られる。連続
分布関数になっている部分と線形に分布した分離累積分
布との間に形成される大きな暗い領域に注目されたい。

第４図線。

非直線的な累積分布の結果を図示するものである。

閾値１む確率的なΔＳの偶関数が？（ｓ）　　に課せら
ちれるように変更される。これ杜、減少した暖い領域に
より示される量子化誤差を減少させる結果となる。第１
図の並列Ａ−Ｄ変換器の抵抗プレイは、第５図に図示の
コンデンサアレイに置換された。プレイの線分上の電荷
社、第４図に図示の確率関数を示す。電荷は、帰還制御
回路を経て独自に設定され、確率分布関数を分布させ、
積分する。

システムの基準電圧発生部分のコンデンサ間の適合する
非直線電圧分布能力のために、システムの分解能は、先
行技術におけるように基準電圧器に対して直列抵抗スト
リングを使用する先行技術０Ａ−Ｄ変換器の特定の数値
化増分に制限されない。

これは、ヒストグラム平坦化又杜整形用のデジタル技術
を利用する先行技術のシステム以上に極めて改善される
ことを意味する。

第６図は９本発明システムに対する７０−チャートを示
す。循環動作は、参照番号８０にて示されるような段階
（＃ｔｅｐ）１よシ開始し、この場合基準電圧は、直列
抵抗間の一連の電圧２値（ｊｔｓ＃）として発生される
。段階２においてアナログビデオ信号は、参照番号８２
にて示されるように電圧２値と比較される。比較の結果
は、参照番号８４　Ｋ値の電圧を下方に調節することか
ら成る。そのプロセスは、参照番号８００段階１に戻っ
て〈シ返される。この簡単な５段階の手順拡、平坦化し
たヒストグラムを与え、システムの出力にデジタル形式
にて現われる入力アナログビデオ信号のコントラストを
強調する。

本発明は、好ましい実施例に関し特定的に図示。

説明されたが、添付請求の範囲に包含されるような本発
明の精神と算囲とを逸脱するヒとなく前述の本発明Ｏ原
理による本発明に対して種々の変更。

変・形がなされ得ることは画業技術者によシ理解さ□れ
よう。従りて、前述した本発明の範囲内に含まれるよう
な等価な変形のすべてを包含することが添付の請求の範
囲において意図される１本発明の実施の態様を次に列記
する。

１、　直列接続の複数のコンデンサ間の直流電圧を印加
することによシ複数の特定基準電圧２値を発生する段階
。

アナログビデオ信号を特定の電圧２値の各々と比較する
段階。

アナログビデオ信号の瞬時部分と複数の特定基準電圧の
うちの１つとの相関に応答ｔてアナログビデオ信号をデ
ジタル化する段階。

前記デジタル化段階に応答して前記特定の基準電圧２値
を選択する段階。

電圧増加及び電圧減少よシ選ばれた所定の方法で前記選
択された基準電圧２値を調節する段階。

所定の時間原則に従い前述の段階をくシ返す段階。

を具えるアナログビデオ信号の；ントラストを強調する
方法の改良。

【図面の簡単な説明】

第１図社、基準電圧を設定するため一連の抵抗ストリン
グを使用した先行技術のＡ−Ｄ変換器の概略図である。 第２図は、直線的閾値分離を有する典型的なビデオ信号
の入力確率分布関数を示すグラフである。 第６図は、第２図に図示のグラフの如く、典型的なビデ
オ入力信号におけるダレイスクールレベルの累積分布を
示すヒストグラムである。 第４図紘、閾値分離が本発明の教示に従って非直線性で
ある平らになされたヒストグラムを示す。 第５図社２本発明の最適な実施例の組合せ概略ブロック
図である。 第６図は９本発明に使用されるヒストグラム平坦化方法
の７四−チャードである。 特許出願人モトロー２・インブーボレーテッド代理人　
弁理士玉蟲久五部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｔ　複数の比較器の入力に印加される複数の基準電圧を
   利用し、各比較器紘基準電圧と印加電圧との間の比較に
   応答する出力を有するアナミグ−デジタル変換器におい
   て、少なくとも２個の電圧源を適用する手段。 前記少なくとも２電源電圧間に接続される複数の直列接
   続；ンデンナ。 を具える回路によって基準電圧が発生されるアナ−グー
   デジタル変換器。 ２　複数の比較器の出力をデジタル的に符号化する手段
   。 コンデンサを放電させる手段。 前記複数のコンデンサの１つの基準電圧と印加電圧との
   間の正の比較値を示す復号子−からの特定の出力に応答
   して前記複数の；ンデンサのうちの１つと並列に参る放
   電手段を切換える手段。 を具える前記特許請求の範１第１項記載のアナログ−デ
   ジタル変換器。