JPS61189792A - 適応形輪郭抽出フイルタ - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、輝度信号と色信号が周波数多重されている
ＰＡＬ方式のビデオ信号から、輪郭信号をデジタル的に
抽出する輪郭抽出フィルタに関する。

〔従来の技術〕

第５図は従来の輪郭抽出フィルタの一例を示すブロック
図であり、図において、１０１はデジタル化されたビデ
オ信号を供給する信号線、６１１は輝度信号を抽出する
フィルタ、６１２は輪郭を抽出するフィルタであり、こ
の輪郭抽出フィルタ６１２において、６０１．６０２は
２サンプリング期間の遅延時間を持つ遅延回路、６０３
．６０５は一１／４倍係数回路、６０４は１／２倍係数
回路、６０６は加算器、６０７は輪郭信号を出力する信
号線である。

次に動作について説明する。ＰＡＬ方式のビデオ信号Ｓ
　（ｔ）は輝度信号Ｙ　（ｔ）と、２つの色差信号Ｕ（
１）及び°Ｖ　ｉｔ）を色副搬送波ｆｓｃ　　（４，４
３３６１８７５ＭＨｚ　）で直角に位相変調した色信号
Ｃ（ｔ）との複合信号となっている。即ち、ビデオ信号
Ｓ　（ｔ）は、Ｓ　（ｔ）　＝　Ｙ　（ｔｌ　＋　Ｃ（
ｔ）＝　Ｙ　（ｔ）　＋　Ｕ　（ｔ）　ｓｉｎ　２　π
ｆｓｃｔ±Ｖ　（ｔ）　ｃｏｓ　２　ｙｒ　ｆｓｃｔと
表される。ここで、Ｖ　（ｔ）の符号は走査線毎に＋と
−とが切り換えられる。

従来行なわれているこの種の輪郭抽出フィルタは、アナ
ログ形式のものでもデジタル形式のものでも、ビデオ信
号Ｓ　（ｔ）から輝度信号Ｙ　（ｔ）を分離し、この分
離された輝度信号Ｙ　（ｔ）から輪郭抽出フィルタを用
いて輪郭信号を得るという構成が一般的であった。

次に輪郭信号抽出の動作について述べる。

第５図の輪郭抽出フィルタ６１２において、信号線１０
１に与えられたデジタルビデオ信号は輝度信号フィルタ
６１１に供給され、輝度信号成分だけが輪郭抽出フィル
タ６１２へ与えられる。今、輝度信号フィルタ６１１の
出力信号である輝度信号ｆ　（ｔ）が、ある時刻ｔ−ｎ
Ｔ（Ｔはサンプリング周期）においてｆ　　（ｎＴ）で
与えられるとする。

この時、遅延時間２Ｔの遅延回路６０１の出力輝度信号
はｆ（ｎＴ−２Ｔ）で与えられる。また、遅延回路６０
２は遅延回路６０１で遅延された輝度信号ｆ　　（ｎＴ
−２７）を再び時間２Ｔ遅延させるので、遅延回路６０
２の出力信号はｆ（ｎＴ−４７）となる。係数回路６０
３は輝度信号フィルＪ？６１１の出力信号を−１７４倍
し、係数回路６０４は遅延回路６０１の出力信号を１／
２倍し、係数回路６０５は遅延回路６０２の出力信号を
一１／４倍するので、これらの係数回路の出力信号はそ
れぞれ−ｆ　（ｎＴ）／４．ｆ　（ｎＴ−２７）／２．
−ｆ　（ｎＴ−４Ｔ）／４となる。加算回路６０６はそ
の入力信号をすべて加算して出力するので、輪郭抽出フ
ィルタ６１２の出力信号線６０７に与えられる信号は、 −１／４　　（ｆ　（ｎＴ）　−２ｆ　（ｎＴ−２７）
　＋　ｆ　（ｎＴ−４Ｔ）となる。これは輝度信号ｆ　
（ｔ）の２次微分を表している。従って、輝度信号の高
域成分、即ち輪郭信号が抽出されたことになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述のように、従来の輪郭抽出回路は輝度信号の高周波
成分を抽出するものであり、画面水平方向の輪郭成分だ
けを取りだすものである。従って、画面垂直方向の輪郭
成分を抽出するには、１水平走査期間だけ信号を遅延さ
せるＩＨ遅延回路を新たに設けることが必要で、コスト
アップが避けられないという欠点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、ビデオ信号から直接輪郭信号を抽出すること
により、そのＩＨ遅延回路が輝度信号・色信号分離回路
と共用できるようにした輪郭抽出フィルタを提供するこ
とを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る輪郭抽出フィルタは、ビデオ信号から直
接水平、垂直輪郭信号を抽出する水平輪郭抽出フィルタ
及び垂直輪郭抽出フィルタと、画面水平、垂直方向の信
号の変化量を検出して輪郭の方向を検出する輪郭検出回
路と、この輪郭検出回路の出力に応じて水平輪郭信号又
は垂直輪郭信号を切、り換えて出力する選択手段とを設
けたものである。

〔作用〕

この発明においては、垂直方向の低域フィルタと水平方
向の高域フィルタを縦続接続してなる水平輪郭抽出フィ
ルタにより、ビデオ信号から直接水平輪郭信号を抽出し
、垂直方向の高域フィルタと水平方向の低域フィルタを
縦続接続してなる垂直輪郭抽出フィルタにより、ビデオ
信号から直接垂直輪郭信号を抽出し、輪郭検出回路によ
り、ビデオ信号の特徴から水平方向に輪郭があるか垂直
方向に輪郭があるかを検知して出力回路を制御し、輪郭
信号中の色信号の漏れ込みを抑える。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例による輪郭抽出フィルタを示す
ブロック図であり、図において、１０１は色副搬送波の
４倍の周波数４　ｆｓｃのサンプリング周波数でデジタ
ル化されたＰＡＬ方式のビデオ信号を供給する信号線、
１０２はＩＨ遅延回路等からなるラインメモリ、１０３
は水平輪郭抽出フィルタ、１０４は垂直輪郭抽出フィル
タ、１０５は輪郭検出回路、１０６は水平輪郭信号を出
力する信号線、１０７は垂直輪郭信号を出力する信号線
、１０８は制御信号を出力する信号線、１０９は信号線
１０８からの制御信号により、出力を信号線１０６また
は信号線１０７に切り換えるスイッチ回路、１１０は輪
郭信号を出力する信号線である。

また、ラインメモリ１０２において、１１１゜１１６は
１水平走査期間だけ信号を遅延させる遅延回路、１１２
，１１５は１水平走査期間から２標本化周期を差し引い
た時間だけ信号を遅延させる遅延回路、１１３．１１４
は２標本化周期だけ信号を遅延させる遅延回路、２０１
〜２０７はこれらの遅延回路の出力を供給する信号線で
ある。

第２図は水平輪郭抽出フィルタ１０３の詳細なブロック
図であり、図において、３０１．３０３は１／４倍係数
回路、３０２，３０８は１７２倍係数回路、３０４．３
１０は加算器、３０５．３０６は２サンプル遅延回路、
３０７．３０９は一１／４倍係数回路、１０６は水平輪
郭信号を出力する信号線である。

第３図は垂直輪郭抽出フィルタ１０４の詳細なブロック
図であり、図において、４０１．４０３は一１／４倍係
数回路、４０２，４０８は１／２倍係数回路、４０４．
４１０は加算器、４０５゜４０６は２サンプル遅延回路
、４０７．４０９は１／４倍係数回路、１０７は垂直輪
郭信号を出力する信号線である。

第４回は輪郭検出回路１０５の詳細なブロック図であり
、図において、５０１，５０２は減算器、５０３．５０
４は絶対値回路、５０５は比較回路、１０８は制御信号
を出力する信号線である。

次に動作について説明する。ラインメモリ１０２は、信
号線１０１に供給されたデジタルビデオ信号から、必要
な標本点における標本値を同時に出力する。即ち、ライ
ンメモリ１０２に人力された信号は出力線２０１から全
く遅延を受けないまま出力されると同時に、遅延回路１
１１〜１１６により次々遅延を受け、遅延された信号は
信号線２０２〜２０７より出力される。Ｔをサンプリン
グ周期、Ｌを水平走査期間とし、信号線２０４から出力
される信号値系列をｆ　　（ｎＴ）（ｎ−０゜１．２．
・・・）とすれば、信号線２０３から出力される信号値
系列は、それより２サンプリング周期だけ後に標本化さ
れた信号であり、ｆ　（ｎＴ＋２Ｔ）と書ける。信号線
２０２から出力される信号値系列は、それよりさらにＬ
−２７だけ後に標本化されたものであるからｆ　（ｎＴ
＋Ｌ）　、信号線２０１から出力される全く遅延も受け
ない信号値系列はｆ（ｎＴ＋２Ｌ）と書ける。同様に、
信号線２０５，２０６．２０７から出力される信号値系
列はそれぞれｆ　　（ｎＴ−２７）、ｆ　　（ｎＴ−Ｌ
）ｆ　（ｎＴ−２Ｌ）である。画面上でｆ（ｎＴ）を基
準に考えれば、ｆ　　（ｎＴ＋２７）はその右側に、ｆ
　　（ｎＴ−２７）は左側に、ｆ　　（ｎＴ＋Ｌ）、ｆ
（ｎＴ＋２Ｌ）は上に、ｆ　　（ｎＴ−Ｌ）　、　　ｆ
　　（ｎＴ−２Ｌ）は下に位置する。

第２図に示す水平輪郭抽出フィルタ１０３において、信
号線２０２上の信号値系列ｆ　　（ｎＴ＋Ｌ）は係数回
路３０１により１／４倍され、加算器３０４の第１の入
力に供給され、また信号線２０４上の信号値系列ｆ　　
（ｎＴ）は係数回路３０２により１／２倍されて、加算
器３０４の第２の入力に供給され、さらに信号線２０６
上の信号値系列ｆ（ｎＴ−Ｌ）は係数回路３０３により
１／４倍されて、加算器３０４の第３の入力に供給され
る。

加算器３０４は上記３系統の入力を全て加算するので、
その出力ｇ（ｎＴ）は次のようになる。

ｇ　（ｎＴ）　＝　１／４　　（ｆ　（ｎＴ＋Ｌ　）　
＋２ｆ　（ｎＴ）＋ｆ（ｎＴ−Ｌ）） これは垂直周波数ｆ　ｖｅｒで考えればｆｖｅｒ＝０で
ゲインが１、ｆ、　ｖｅｒ　＝　１５６．２５　（Ｃ／
　ｐｈ　）でゲインがＯとなる垂直低域フィルタである
。ＰＡＬ方式の色信号成分はｆ　ｖｅｒ　＝７８．１２
５　（Ｃ／　Ｉ）　ｈ　）及びｒ　ｖｅｒ　＝　２３４
．３７５　（ｃ　／　ｐｈ　）付近に分布するので、上
記のフィルタにより色信号成分は低減される。従ってｇ
（ｎＴ）は主としてｆ　　（ｎＴ）の輝度信号の垂直低
周波成分を抽出したものであり、水平周波数は何ら制限
を加えていないため、水平の輪郭成分を含む。

加算器３０４の出力は、次に２サンプル遅延回路３０５
及び−１／４倍係数回路３０７の入力に供給される。加
算器３０４の出力の信号値系列をｇ　（ｎＴ＋２Ｔ）と
すれば、遅延回路３０５の出力における信号値系列はｇ
　（ｎＴ）である。遅延回路３０６はこの信号値系列を
さらに２Ｔだけ遅延させるので、遅延回路３０６の出力
における信号値系列はｇ（ｎＴ−２７）となる。係数回
路３０７はｇ（ｎＴ＋２Ｔ）を−１／４倍して加算器３
１０に送り、係数回路３０８はｇ　（ｎＴ）をｌ／２倍
して加算器３１０に送り、係数回路３０９はｇ（ｎＴ−
２Ｔ）を−１／４倍して加算器３１０に送り、加算器３
１０は上記入力の総和を計算するので、加算器３１０の
出力の信号値系列Ｘ（ｎＴ）は次のようになる。

ｘ　（ｎＴ）　　＝−１／４　　（ｇ　（ｎＴ＋２Ｔ）
　　　２ｇ　（ｎＴ）＋　ｇ　（ｎＴ−２Ｔ）　） これはｆ＝ｏ（Ｈｚ）でゲインが０、ｆ＝ｆｓｃ　　（
ｆｓｃは色副搬送波周波数）でゲインが１となる高域フ
ィルタである。従ってｘ（ｎＴ）は水平方向の輪郭成分
であり、この信号は水平輪郭抽出フィルタ１０３の出力
信号線１０６から取り出される。

次に垂直輪郭抽出の動作について説明する。第３図の垂
直輪郭抽出フィルタ１０４において、加算器４０４の出
力ｈ　（ｎＴ）は前項と同様の議論により、次のように
なる。

ｈ　（ｎＴ）　＝　−１／４　　（ｆ　（ｎＴ＋Ｌ　）
　−２ｆ　（ｎＴ）＋ｆ（ｎＴ−Ｌ）） これは垂直周波数で考えればｆｖｅｒ−０でゲインがＯ
，ｆｖｅｒ　−１５６，２５（ｃ／ｐ　ｈ）でゲインが
１となる垂直高域フィルタである。従って、信号値系列
ｈ　（ｎＴ）には垂直の輪郭成分が含まれるが、同時に
低減された色信号成分も存在する。遅延回路４０５，４
０６、係数回路４０７〜４０９、加算器４１０からなる
低域フィルタにより、前記色信号成分はほぼ除去され、
垂直輪郭成分だけが残る。即ち、加算器４１０の出力の
信号値系列は前項と同様の議論により、次のようになる
。

ｙ　（ｎＴ）　　＝　　１／４　　（ｈ　（ｎＴ＋２Ｔ
）　　＋２ｈ　（ｎＴ）＋　　ｂ　　（ｎＴ−２Ｔ）　
　） これは、ｆ＝ｏ（Ｈｚ）でゲインが１、ｆ−ｆｓｃでゲ
インがＯとなる低域フィルタであり、信号値系列ｈ（ｎ
Ｔ）に含まれていた色信号成分を除去する。垂直輪郭成
分ｙ（ｎＴ）は、垂直輪郭抽出フィルタ１０４の出力信
号線１０７から取り出される。

ここで本実施例においては、上記の手段で抽出された水
平輪郭信号及び垂直輪郭信号はそのまま重畳されて水平
・垂直輪郭信号となるのではなく、画像の特徴に応じて
、適宜水平輪郭信号又は垂直輪郭信号を選択して出力す
る。画像の特徴とは、具体的に言えば、水平方向に輪郭
があるか垂直方向に輪郭があるかということであり、第
４図はこの輪郭の方向を検出する回路である。同図にお
いて、信号線２０１上の信号値系列ｆ　　（ｎＴ＋２Ｌ
）と信号線２０７上の信号値系列ｆ　　（ｎＴ−２Ｌ）
とはそれぞれ減算器５０２の入力に加えらる。次に減算
器５０２の出力は絶対値回路５０４に入力され、信号の
絶対値がとられる。従って、絶対値回路５０４の出力は
次のようになる。

ｌ　　ｆ　（ｎＴ＋２Ｌ）　−ｆ　（ｎＴ−２Ｌ）　　
１一方、信号線２０３上の信号値系列ｆ　（ｎＴ＋２７
）と信号線２０５上の信号値系列ｆ（ｎＴ−２Ｔ）とは
それぞれ減算器５０１の入力に加えられ、減算器５０１
の出力は絶対値回路５０３により絶対値がとられるので
、絶対値回路５０６の出力は次のようになる。

ｌ　　ｆ　（ｎＴ＋２７）　−ｆ　（ｎＴ−２７）　　
ｌ絶対値回路５０４の出力において、ｆ　　（ｎＴ）を
基準に考えればｆ　（ｎＴ＋２Ｌ）は２水平走査期間後
の信号値系列であり、画面上では２走査線分だけ下に位
置する。また、ｆ（ｎＴ−２Ｌ）は２水平走査期間前の
信号値系列であり、画面上２走査線だけ上に位置する。

色副搬送波は２走査線ごとに位相が反転するので、垂直
方向に画像の変化がなければ、ｆ　　（ｎＴ＋２Ｌ）と
ｆ　（ｎＴ−２Ｌ）は等しく、絶対値回路５０４の出力
は０となる。

即ち、絶対値回路５０４の出力は垂直方向の画像の変化
の度合を示している。

また、絶対値回路５０３の出力において、同様にｆ（ｎ
Ｔ）を基準に考えれば、ｆ　　（ｎＴ＋２Ｔ）は２サン
プル後の信号値系列であり、画面上右側に位置し、ｆ　
　（ｎＴ−２７）は２サンプル前の信号値系列であり、
画面上左側に位置する。ここでサンプリング周波数は４
　ｆｓｃであるから、水平方向に画像の変化がなければ
、色副搬送波の位相は４サンプル点ごとにもとに戻り、
このためｆ　　（ｎＴ＋２Ｔ）とｆ　　（ｎＴ−２Ｔ）
は等しく、絶対値回路５０３の出力は０となる。即ち、
絶対値回路５０３の出力は水平方向の画像の変化の度合
を示す。

比較回路５０５は上記２つの絶対値回路５０３゜５０４
の出力を比較して、垂直の信号差が水平の信号差より大
きい時は、垂直輪郭抽出フィルタ１０４の出力を輪郭信
号とし、そうでない時は水平輪郭抽出フィルタ１０３の
出方を輪郭信号として信号線１１０に供給するよう、信
号線１０８を介してスイッチ回路１０９を制御する。

上記のような出力の制御を行なうことにより、水平輪郭
信号中に幾分漏れる色信号成分を除去することができる
が、その理由は次のように説明できる。即ち、水平輪郭
信号中に漏れる色信号成分は、垂直周波数が比較的高く
、水平周波数がｆｓｃに近い領域を占めている。ところ
が、水平周波数がｆｓｃに近づくと水平の信号差はほぼ
Ｏに等しくなり、上記の周波数成分を持つ信号に対して
は、垂直輪郭抽出フィルタ１０４の出力が選択され、輪
郭信号として出力されない。従って、水平輪郭抽出フィ
ルタ１０３で取り除けなかった色信号成分は、出力の切
り換え制御により完全に除去できる。

このように本実施例装置によれば、ビデオ信号から直接
、水平、垂直輪郭信号を抽出できるようにしたので、ビ
デオ信号から輝度信号と色信号を分離するＹＣ分離回路
と２Ｈ遅延回路を共用できる。また、水平輪郭抽出フィ
ルタと垂直輪郭抽出フィルタを画像の特徴に応じて切り
換えるようにしたので、色信号成分の漏れ込みが少なｌ
、′１輪郭信号が得られる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明に係る適応形輪郭抽出フィルタ
によれば、垂直方向の低域フィルタと水平方向の高域フ
ィルタとを縦続接続して水平輪郭抽出フィルタを、垂直
方向の高域フィルタと水平方向の低域フィルタとを縦続
して垂直輪郭抽出フィルタを構成し、ビデオ信号から直
接水平、垂直・輪郭信号を抽出できるようにしたので、
輝度信号。

色信号分離回路の２Ｈ遅延回路を共用でき、また画像の
特徴を検出し、該検出結果に応じて水平輪郭抽出フィル
タと垂直輪郭抽出フィルタとを切換えるようにしたので
、色信号成分の漏れ込みの少ない輪郭信号が得られる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による適応形輪郭抽出フィ
ルタを示すブロック図、第２図は第１図の水平輪郭抽出
フィルタの詳細を示すブロック図、第３図は第１図の垂
直輪郭抽出フィルタの詳細を示すブロック図、第４図は
第１図の輪郭検出回路の詳細を示すブロック図、第５図
は従来の輪郭抽出フィルタを示すブロック図である。 １０２・・・ラインメモリ、１０３・・・水平輪郭抽出
フィルタ、１０４・・・垂直輪郭抽出フィルタ、１０５
・・・輪郭検出回路、１０９・・・スイッチ回路、１１
１〜１１６，３０５，３０６，４０５．４０６・・・遅
延回路、１１７・・・垂直低減フィルタ、１１８・・・
高域フィルタ、１１９・・・垂直高域フィルタ、１２０
・・・低減フィルタ、３０１〜３０３，３０７〜３０９
．４０１〜４０３．４０７〜４０９・・・係数回路、３
０４，３１０，４０４，４１０・・・加算器、５０１．
５０２・・・減算器、５０３．５０４・・・絶対値回路
、５０５・・・比較回路。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）色副搬送波周波数の４倍の周波数で標本化された
   ＰＡＬ方式のビデオ信号を入力とし、該ビデオ信号の輪
   郭成分を抽出するデジタルフィルタであって、前記ビデ
   オ信号の当該標本点の標本値、当該標本点より２標本化
   周期だけ前に標本化され画面上当該標本点の左側に位置
   する第１の隣接標本点の標本値、同じく２標本化周期だ
   け後に標本化され画面上当該標本点の右側に位置する第
   ２の隣接標本点の標本値、当該標本点より１水平走査期
   間だけ前に標本化され画面上当該標本点の上に位置する
   第３の隣接標本点の標本値、同じく１水平走査期間だけ
   後に標本化され画面上当該標本点の下に位置する第４の
   隣接標本点の標本値、当該標本点より２水平走査期間だ
   け前に標本化され画面上前記第３の隣接標本点の上に位
   置する第５の隣接標本点の標本値、及び同じく２水平走
   査期間だけ後に標本化され画面上前記第４の標本点の下
   に位置する第６の隣接標本点の標本値を同時に抽出する
   ための遅延回路と、前記当該標本点の標本値と前記第３
   及び第４の隣接標本点の標本値とから画面垂直方向の高
   周波成分を抽出する垂直方向高域フィルタ、及び該垂直
   方向高域フィルタの出力から低周波成分だけを抽出する
   低域フィルタからなり画面垂直方向の輪郭信号を抽出す
   る垂直輪郭抽出フィルタと、前記当該標本点の標本値と
   前記第３及び第４の隣接標本点の標本値とから画面垂直
   方向の低周波成分を抽出する垂直方向低域フィルタ、及
   び該垂直方向低域フィルタの出力から高周波成分だけを
   抽出する高域フィルタからなり画面上水平方向の輪郭信
   号を抽出する水平輪郭抽出フィルタと、前記第１、第２
   、第５及び第６の隣接標本点の標本値から画面水平方向
   及び垂直方向の信号の変化量を算出して輪郭の方向を検
   出する輪郭検出回路と、該輪郭検出回路の出力に対応し
   て前記低域フィルタまたは前記高域フィルタの出力のい
   ずれかを輪郭信号として選択する選択手段とを備えたこ
   とを特徴とする適応形輪郭抽出フィルタ。