JPS63260276A

JPS63260276A - 画質改善装置

Info

Publication number: JPS63260276A
Application number: JP62094034A
Authority: JP
Inventors: Kenji Sugiyama; 賢二杉山
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1987-04-16
Filing date: 1987-04-16
Publication date: 1988-10-27

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）本発明はテレビジョン受像機等の画像を扱う機器におい
て、画像信号に含まれるノイズ成分を抑え、鮮鋭度を良
くするための画質改善装置に関するものである。

（従来の技術）従来より、テレビジョン信号等の画像信号に含まれるノ
イズ成分を減らすために種々の方式が考えられている。

その中でも、次に示すように画像の２次元的な形状によ
り２次元フィルタの特性を切換えるものは、画像の変形
があまりなく、ノイズ成分を減らすことができ、有効で
ある。

ここで、画像を２次元サンプルデータとして使い、その
画素サンプル点を第３図に示す。なお、同図中、Ａ〜■
は各画素サンプル点の画素サンプル値を示す。

この従来方式の手法は、水平方向（Ｘ）の高周波成分と
垂直方向（Ｖ）の高周波成分とを比較して高周波成分の
少ない方向にだけローパスフィルタ（ＬＰＦ）をかける
ことになるもので、その動作を式で示すと次のようにな
る。

・・・（１）Ｆｘ　＝　（Ｄ＋Ｆ）／２−ＥＦｖ　−（Ｂ＋Ｈ）／２−Ｅここで、Ｅ′はフィルタ出力、Ｆｘは水平方向の高域成
分、Ｆｙは垂直方向の高域成分である。

このフィルタ（ノイズ軽減フィルタ）の場合、画像にお
けるエツジ部分で変化が大きい方向はＬＰＦがかからず
、変化の少ない方向のみＬＰＦがかかるので、エツジを
あまりなまらせることなくノイズを軽減できる。

一方、伝送路や視覚特性によって生じる画像のボケを補
償して鮮鋭度を増すために、輪郭補償フィルタが用いら
れる。

しかし、通常の輪郭補償フィルタは、単に高域（ＮＴＳ
Ｃ信号においては３Ｍｔｌｚ近辺）の帯域のゲインを上
げているので、その分ノイズ成分も増加することになり
、ノイズを多く含む信号においては、ノイズが目立つこ
とになる。そのため、前記したノイズ軽減フィルタと同
様な考え方で、画像の形状によりフィルタの特性を適宜
切換えることにより、輪郭方向にのみ輪郭補償を作用さ
せ、これによりノイズをあまり生じることなく輪郭補償
を行なうことができる。

なお、これらの処理はラインディレィやドツトディレィ
を用い、かつフィルタの特性を画素ごとに切換える必要
があるので、通常ディジタル信号処理により実現される
。

７（発明が解決しようとする問題点）ところが、前記したノイズ軽減フィルタにおいては、信
号の変化の程度が大きくても少りくてもその動作は基本
的に同じである。従って、信号の変化が少なく、変化成
分が殆どノイズ成分であるような場合でも、片方の方向
成分はＬＰＦがかからないことになる。逆に、変化成分
がかなり大きな場合にも、どちらか一方の方向にＬＰＦ
がかかることになり、両方向の変化の程度にあまり差が
ない斜め方向のエツジにおいて解像度が低下することに
なる。

また、前記した従来の方式では、２次元ＬＰＦの形成に
おいて斜め方向の成分、すなわち第３図におけるＡ、Ｃ
，Ｇ、Ｉ等の画素サンプル値を用いることが難かしい。

これは、この方式が基本的に「比較して切換える」と言
った方法によるものであるため、垂直と水平と言った２
方向以外の方向（斜め）に対して、対応し難いためであ
る。そのため、２次元フィルタの特性を適切に設定する
ことができず、十分なノイズ軽減が行なわれないことに
なる。

また、従来方式においては、ノイズ軽減と輪郭補償の動
作がそれぞれ独立に行なわれることになり、ノイズ軽減
と輪郭補償の両方を行なおうとした場合、別々のフィル
タを持つことになり、それぞれの効果が相殺されて減少
するといった問題点が生じる。

そこで、本発明は上記した従来の技術の問題点を解決し
た画質改善装置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）本発明は上記の目的を達成するために、画像の２次元的
な複数の方向の逆極性高域成分をそれぞれ検出する検出
手段と、この検出手段で検出されたそれぞれの逆極性高
域成分を入力とし、この入力絶対値が“０”のとき最も
大きな正のゲインを持ち、前記入力絶対値が大きくなる
にしたがってゲインが減少する動作を、入力値の変化に
対して連続的に行なう各方向成分に対応してそれぞれ独
立して設けられた複数個の非線形回路と、この複数個の
非線形回路のそれぞれの出力を加算する加算回路と、こ
の加算回路の加算結果を原信号の各サンプル値に加算し
て出力を得る出力回路とを有することを特徴とする画質
改善装置を提供するものであり、非線形回路は、入力絶
対値が大きくなるにしたがってゲインが減少し、更に入
力絶対値が大きくなると入出力の極性が逆転して負のゲ
インが増加する動作を行なうものである。

（実　施　例）第１図は本発明になる画質改善装置の一実施例を示すブ
ロック図である。同図において、入力端子１にはテレビ
ジョン信号等の画像信号が入力される。また、Ｈ−Ｔデ
ィレィ２は１ラインより１ドツト分だけ少ない遅延量の
信号遅延器、Ｈディレィ３は１ライン分の遅延器、Ｔデ
ィレィ４は１ドツト分の遅延器である。また、５は２つ
の入力信号を加算して壺倍する加算器、６は減算器であ
る。

そして、これらの遅延器２，３．４及び加算器５、減算
器６により、第３図において（Ｂ＋Ｈ）／２−Ｅとなる
垂直変化成分及び（Ｄ＋Ｆ）／２−Ｅとなる水平変化成
分がそれぞれ取り出される。

そして、取り出された垂直、水平変化成分は、それぞれ
リミッタ７．７で振幅が制限された後、それぞれ独立に
非線形回路８．８に通される。

この非線形回路８，８をそれぞれ独立に通った垂直、水
平の各成分は加算器９で加算（合成）されると、これが
中央値（１点の値）に対して変化させる分となり、最後
に、この変化分と中央値とが加算器１０で加算されて出
力端子１１から出力される。

次に、上記の構成における各部の動作について説明する
。

まず、第１図の装置前段において、ラインディレィ（Ｈ
−Ｔディレィ２．Ｈディレィ３）とドツトディレィ（Ｔ
ディレィ４）とを組み合わせて、画像の２次元サンプル
値が取り出される。この取り出し方としては、種々の方
法が考えられるが、ここでは最も簡単な例として垂直、
水平の最大近接値を取り出すものとする。

取り出されたＢ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｈの多値は、垂直成分と
して（Ｂ＋Ｈ）／２−Ｅ、水平成分として（Ｄ＋Ｆ）／
２−Ｅが加算器５、減算器６での加減算処理により求め
られる。ここで、各成分はバイパスフィルタ（ＨＰＦ）
の出力となっている。

従って、画素サンプル点を変えることにより、このＨＰ
Ｆの特性が変わることになる。

検出された各方向の高域成分は、リミッタ７により振幅
の絶対値が制限される。このリミッタ７の特性を第４図
に示す。

リミッタ７は、非線形回路８の処理ダイナミックレンジ
を狭くし、回路を簡略化して装置の実現性を高めるため
と、中央値に対する変化分を制限して画像が大きく変形
されることを防ぐためとに用いられる。従って、リミッ
タ７を非線形回路８に組み込むことも可能であり、また
、絶対必要なものではない。

そして、リミッタ７を通った各方向成分は、入力信号レ
ベルを“０〜２５５”とすると、”−２５５〜＋２５５
までの信号レベルが±４の間に制限される。ここで、！
は通常“３２”程度で良い。

これにより、非線形回路８の入力は、６ビツト程度で良
く、非線形回路８をＲＯＭ　（Ｒｅａｄ　０ｎｌｙＨｅ
ｌＯｒｌ／）を用いてテーブルルックアップ（Ｔａｂｌ
ｅＬｏｏｋ　ＵＤ　＞により構成したとしても、５１２
ビット程度の極めて小容量のもので良いことになる。ま
た、非線形特性は正負で対称なので、極性ビットを別と
することなどにより、１２８ビット程度でも実現できる
。

さて、本発明装置の要部である非線形回路８の特性であ
るが、仮にこれが線形であったとすると、そこの係数ｋ
（アンプのゲイン）が“１”の場合、（Ｂ＋Ｄ＋Ｆ＋Ｅ
）／４となり、また、係数ｋが“１／２”だと、Ｅ／２
＋　（Ｂ＋Ｄ＋Ｆ＋Ｈ）／８で、共にローパスフィルタ
（ＬＰＦ）となっている。

逆に、係数ｋが“−１／２″の場合は、Ｅ／２−（Ｂ＋
Ｄ＋Ｆ＋Ｅ）／８となり、輪郭補償フィルタが形成され
、ることになる。一方、画像信号において、高周波小振
幅信号はノイズ成分と見なせ、逆に大振幅信号はエツジ
部であると見なせるので、小振幅信号の場合はＬＰＦを
かけてノイズ成分を減らし、大振幅信号の場合は輪郭補
償フィルタをかけて鮮鋭度を高めることが望まれる。

そこで、非線形特性はそれに対応させ、高周波振幅であ
る入力値が“０”の時は係数を“１″とし、ＬＰＦの帯
域が最も狭くなるように入力値が大きくなるにしたがっ
て連続的に係数を小さくして、入力値がある値以上では
係数は逆に負となるようにする。更に、入力値が大きく
なると係数が小さくなるようにし、入力最大値で“−１
／２　”程度となるようにする。ここで、この様な係数
のなめらかなカーブとしてＲａ１ｓｅｄ　Ｃｏ５１ｎｅ
関数などが使える。この−例を、入力を×として式で示
すと次のようになる。

一４≦Ｘ≦ｉここで、出力ｙは次式で表わされる。

ｙ＝ｋｘ　　　　　　　　　　　　　　　・・・■すな
わち、ｙは、一１≦Ｘ≦ｉとなる。

上記の０式及び（４）式を図示すると、それぞれ第２図
（ａ）や同図（ｂ）のようになる。ここで、非線形回路
８の特性を、このＸとｙのようにすれば、小振幅信号で
ＬＰＦを、大振幅信号で輪郭補償用フィルタをそれぞれ
形成することができる。

次に、本発明装置の最もポイントとなる動作であるが、
各非線形回路は方向成分ごとに処理されているので、エ
ツジ部において変化のある方向は輪郭補償として動作し
、他方はＬＰＦとして動作するので、輪郭を強調しなが
らノイズを軽減できる。これはノイズ成分を持った画像
で輪郭を強調するとノイズが目立つと言った従来の輪郭
補償の問題点が解決されていることになる。

また、本発明装置は方向成分を垂直、水平の２方向のみ
でなく、斜め方向を加えて４方向にすることも容易であ
る。この場合、各成分は２次元周波数で独立ではなくな
るが、使用されるサンプル数が増えることによりＬＰＦ
や輪郭補償の効果をさらに改善できる。この場合、各方
向成分はそれぞれ非線形回路を通して加算されるだけな
ので、複雑な制限回路等は必要なく、回路規模もさほど
大きくならない。

（発明の効果）以上の如く、本発明の画質改善装置によれば、画像の２
次的な形状によって、平坦部分ではＬＰＦによりノイズ
が軽減され、エツジ部分ではエツジの方向に対しては輪
郭補償フィルタが作用し、他方、変化の少ない方向に対
してはＬＰＦとして作用するので輪郭の強調とノイズの
軽減が同一点に対して働くようになる。更に、従来の画
質改善装置がエツジ部ではノイズが軽減されないのに対
して、エツジ部でもノイズが軽減でき、十分な輪郭補償
をしてもノイズが目立つことがなくなる。

また、各点での処理は画素ごとに連続的に変化するので
、例えば、斜めエツジにおいて処理が不安定に変わるこ
ともなく、極めてスムーズな処理となる。更にまた、斜
め方向の方向成分を検出し処理に追加することも容易で
あり、この場合には、従来の適応処理では困難であった
斜め方向に対する適切な輪郭補償も可能となる。

また、回路として非線形回路を持つものの、それをテー
ブルルックアップＲＯＭにより構成しようとしても、そ
の容量は５１２〜１２８ビット程度と極めて小容量で済
み、よって複数の非線形回路を有してもＬＳＩ（大規模
集積回路）化は容易である。一方、処理は適応制御によ
って切換えられるものではないので、その制御回路も必
要なく、よって、処理形態は単純なものとなっている。

更に、本発明装置の場合、輪郭補償とノイズ軽減とが一
台の装置で合理的に行なわれ、よって、別々の装置で実
現した場合のように特性が相殺されるようなこともない
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる画質改善装置の一実施例を示すブ
ロック図、第２図（ａ）、（ｂ）は本発明装置の一実施
例を構成する非線形回路のゲイン及び入出力特性を示す
図、第３図は画像の画素サンプル点を示す図、第４図は
本発明装置の一実施例を構成するリミッタの特性を示す
図である。１・・・入力端子、２・・・Ｈ−Ｔディレィ、３・・・
Ｈディレィ、４・・・Ｔディレィ、５．９．１０・・・
加算器、６・・・減算器、７・・・リミッタ、８・・・
非線形回路、１１・・・出力端子。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）画像の２次元的な複数の方向の逆極性高域成分を
それぞれ検出する検出手段と、この検出手段で検出されたそれぞれの逆極性高域成分を
入力とし、この入力絶対値が“０”のとき最も大きな正
のゲインを持ち、前記入力絶対値が大きくなるにしたが
ってゲインが減少する動作を、入力値の変化に対して連
続的に行なう各方向成分に対応してそれぞれ独立して設
けられた複数個の非線形回路と、この複数個の非線形回路のそれぞれの出力を加算する加
算回路と、この加算回路の加算結果を原信号の各サンプル値に加算
して出力を得る出力回路とを有することを特徴とする画
質改善装置。
（２）非線形回路は、入力絶対値が大きくなるにしたが
ってゲインが減少し、更に入力絶対値が大きくなると入
出力の極性が逆転して負のゲインが増加する動作を行な
う特許請求の範囲第１項記載の画質改善装置。