WO2002039416A1

WO2002039416A1 - Dispositif de traitement d'image

Info

Publication number: WO2002039416A1
Application number: PCT/JP2001/009382
Authority: WO
Inventors: Hidekazu Tomizawa; Hiroshi Yamashita; Nobuo Yamazaki
Original assignee: Sony Corporation
Priority date: 2000-10-25
Filing date: 2001-10-25
Publication date: 2002-05-16
Also published as: US6822625B2; JP2002135801A; US20030048385A1; CN1394322A; CN1218286C; KR20020062315A; TW538630B

Description

技術分野

本発明は、カラー陰極線管（カラー C R T ) を映像モニタとして使用したときの画質改善を図った画像処理装置に関する。詳しくは、水平空間周波数が高く、ピークレベルを持った映像パターンおよびエッジを有した映像パターンをそれぞ明

れ抽出し、それらの映像パターンに対して異なる補正を施すことで、色飽和度を崩すことなく映像の鮮鋭度を改善できるようにしたものである。書

背景技術

カラー C R Tを映像モニタとして使用する映像表示装置などでは、入力映像信号の信号入力部からカラー C R Tのカソード電極に至るまでの信号伝送系を通過することによって波形がなまることが知られている。またカラー C R T表示系におけるアパーチャ一効果による水平空間周波数帯域の減衰によって、高い入力映像信号に対して十分な帯域を確保できない。

これらの理由によって画像の鮮鋭度が十分でないことが知られている。そのため例えばこの映像モニタをコンピュータディスプレイなどとして使用する場合、細かな文字をはっきりと映し出すことができず、細かな文字情報が見づらくなる傾向にある。また、細線表示の場合特に、黒地に白い縦線は暗くなり、白地に黒い縦線は水平方向に太くなる傾向にある。

そのため従来では次のような手段を用いて映像の鮮鋭化に努めている。

まず、信号伝送系において生ずる波形のなまりについては、ピーキング補正回路を使用することで補正している。ピーキング補正は、ある特定の水平周波数に対して利得を大きくする処理を行うことで、不足している周波数帯域を補う処理である。

利得を水平周波数で変化させるためには、利得を決定するインピーダンスに周波数特性を持たせればよい。ピーキング捕正回路の具体例を図 1を用いて説明する。ピーキング補正回路 1 0は映像出力段とカラー C R Tの力ソード電極との間に設けられるもので、図 1に示すように、このピーキング捕正回路 1 0はェミツタ接地アンプが使用される。

N P Nトランジスタ Qのベース端子 1 2に入力映像信号例えば Rの単色映像信号 S Rが供給される。そのコレクタは抵抗器 1 4およびシリアルピ一キング捕正素子であるインピーダンス素子 1 6を介して電源 + V c cに接続される。またそのエミッタ抵抗器 1 8と並列に抵抗器 2 0 aとコンデンサ 2 0 bのェミッタピーキング回路 2 0が接続されることもある。

ここで、インピーダンス素子 1 6、抵抗器 2 0 aおよびコンデンサ 2 0 bによつて出力映像信号の高域利得が決まる。したがってピーキング補正回路 1 0を利用することで、入力信号周波数の高域成分の利得を大きくして、信号伝送系による損失を捕填することができる。

ピーキングによる補正の様子を図 2 A〜図 2 Cおよび図 3 A〜図 3 Cに示す。図 2 A〜図 2 Cは黒地に白い画像の場合であり、図 3 A〜図 3 Cは白地に黒い画像の場合である。図 2 Aおよぴ図 3 Aは理想的な波形を示し、図 2 Bおよび図 3 Cがそれぞれ信号伝送系を通過することよって劣化した信号波形を示す。そして図 2 Cおよび図 3 Cがそれぞれピーキング処理によって改善された信号波形を示す。

信号伝送系での波形劣化により図 2 Bの場合には、黒地にある白い情報が暗くなり、図 3 Bの場合には白地に黒い情報の線幅が太くなると共に、信号の黒表現部分のレベルが上がるために、表現しょうとした細部（文字の縦線等）のコントラストが劣化する。コントラストの低下は特にコンピュータディスプレイにとつては重大な問題であるが、レベル低下およびコントラストの低下は、何れも図 2 Cおよぴ図 3 Cの波形処理からも明らかなように、ピーキング捕正によつて改善されていることが判る。

一方、 C R T表示系のアパーチャ一効果に対しては、入力映像信号のエッジを強調することで補正している。映像のエッジ部分にプリシユートとオーバーシュ一トを付加するアパーチャ一補正でエッジ部分を強調し、この強調処理で C R T 表示系の見かけ上の性能を改善している。図 4はこのアパーチャ一補正回路 3 0の具体例を示す。一対の遅延回路 3 2 , 3 4を有し、入力端子 3 6からの入力映像信号を初段の遅延回路 3 2に加える。その遅延出力が加算器 5 0に供給される。そして、各遅延回路 3 2 , 3 4の入出力に対して係数器 4 0， 4 2， 4 4によって図示のような係数（（一 1 ) 倍およぴ 2倍）を掛けたものを加算器 4 6で加算する。その加算出力 S R eが係数器 4 8で乗算されたものが加算器 5 0に供給されて出力された映像信号に加算される。図 5 A〜図 5 Eはその動作を示す波形図であって、基準となる入力映像信号例えば単色の映像信号 S R bに対して 1画素だけ前後する映像信号 S R aおよび S R c (図 5 A，図 5 B , 図 5 C ) が得られる。これらを係数乗算後、加算器 4 6 に通すと、図 5 Dのようなエッジ信号 S R eが得られる。そのゲインを係数器 4 8で適当に調整したものを基準の映像信号 S R bに加算すると図 5 Eのように立ち上がりおよぴ立ち下がりエツジがそれぞれ強調された映像信号 S R oが得られる。

ところで、ピーキング補正を行うと、上述したように黒地の白い情報が暗くなるのを改善できるし、白地に黒い情報の線幅が太く見えるのを改善できる。さらにコントラストの劣化もなくなるなどの特徴を有する。

しかし、ピーキング補正を行うとリンギングが発生するので、特に図 3 Cのような場合には、黒い情報に白い縁取りが付いたように見えるから、画像の品位を大きく損なうことになる。

また、リンギングは、ピーキング処理によってその振幅特性をほぼ備えたとしても郡遅延特性をフラットにすることは難しいし、ピーキング量を大きくするほどリンギングが大きくなる。

すなわち、ピーキング捕正の場合には、エッジのなまりの改善と、リンギングの抑制は完全に両立しない。ピーキング量を少なくすると、エッジのなまりは改善が不十分だがリンギングを抑えることができる。これに対して、ピーキング量を多くすると、エッジのなまりを改善できるが、リンギングが目立ってしまうことになるからである。

ピーキング捕正は上述したように抵抗器、コンデンサ、インピーダンス素子などを使用して行うが、これら素子の定数のバラツキや、温度特性による値の変動が発生するため、安定したピーキング補正は不可能である。

一方アパーチャ一補正では、次のような問題を惹起する。

アパーチャ一補正によって付加されるエッジの幅は、図 5 A〜図 5 Eからも明らかなように遅延回路 3 2 , 3 4の単位遅延時間と等しい。本来、エッジは映像に対して付加するのであるから、空間周波数に対して一定である。すなわち、画面上で一定の幅になるべきである。

しかし、水平偏向周波数を可変できるマルチスキャンモニタにこのアパーチャ一補正処理を適用した場合には、水平偏向周波数が遅いときには画面上でのェッジ幅が狭くなり、水平偏向周波数が速いとエッジ幅が広がってしまう。エッジ幅が太すぎるときには、縁取りがついたような画像になり、細すぎるときには捕正が不十分な画像となる。

このようなことから、図 4に示すような遅延回路 3 2 , 3 4を使用したァパーチヤ一捕正回路 3 0を、マルチスキャンモニタや、多種の表示解像度を取り扱う C R Tモニタに適用すると、納得できる画質が得られないことになる。

この問題を解決するには、図 4の回路構成をディジタル回路で構成すればよい。そして遅延回路 3 2 , 3 4として各々 m個のフリップフロップ回路で構成し、そのクロックを例えば表示画像のピクセルクロックにすれば、遅延時間を 1画素単位で m種類変えることができるからである。

アパーチャ一補正回路 3 0をこのようなデジタルアパーチャ一捕正回路として構成した場合でも次のような課題は残る。

ディジタル式によるアパーチャ一捕正の様子を図 6 A〜図 6 Dおよぴ図 7 A〜図 7 Dを用いて説明する。アパーチャ一捕正用の遅延時間は 1画素（1 ドット）分であるものとする。

図 6 A〜図 6 Dは黒地に白い映像の例であり、図 7 A〜図 7 Dは白地に黒い映像の例である。図 6 Aおよぴ図 7 Aは理想的な輝度波形を示す。図 6 Bおよび図 7 Bはアパーチャ一効果によって劣化した輝度波形で、鮮鋭度が失われている。図 6 Cおよび図 7 Cはそれぞれアパーチャ一補正後の輝度波形で、このァパーチャ一捕正された映像信号をモニタに加えたときの輝度分布波形を図 6 Dおよぴ図 7 Dに示す。ここで、図 4のように、係数器 4 4では映像信号が 2倍され、係数器 4 0， 4 2では映像信号が（一 1 ) 倍される。この係数による乗算は入力映像信号の全てのエッジ部分で実施されるが、本来的には水平周波数の高い映像成分の全てにこのアパーチャ一補正処理を行う必要はない。つまり、図 6 A〜図 6 Dあるいは図 7 A〜図 7 Dにおいて、数画素（n画素）で構成されるような細線を示す映像パターン P aと、ある幅を持った映像パターン P bとが存在する場合、映像パターン P bに対してアパーチャ一捕正を行うと、それぞれのエッジが急峻となる捕正となるから、鮮鋭度が大幅に改善される。そしてこの映像パターン P bに対してエッジ成分を抽出して、鮮鋭度を改善できるように上述した係数器 4 0〜4 4の係数が選定されている。

そのため、 n画素分のパターンで構成され、ピークレベル以上のレベルを有する映像パターン P aに対してこのアパーチャ一捕正を行うと、過剰気味であったり、場合によっては不足した補正結果となる。これは従来のアパーチャ一補正回路ではピークレベルを有した細線のような幅狭の映像パターン P aと、幅のある映像パターン P bとを区別して補正することができないからである。

また、このような従来のアパーチャ一補正回路では、 R， G , Bの混合比が変わってしまう。これは、従来回路では R， G , Bの比率を一定にするような演算をしていないからである。この不適切な捕正によつて画像の色飽和度が変わってしまう大きな問題が起こる。

図 8 A〜図 8 Eおよび図 9 A〜図 9 Gを参照してこのことを説明する。説明の都合上、緑地にシアンっぽい、すなわち、 R : G : B = 0 . 5 : 1 . 0 : 1 . 0 の混合比の文字や線で構成された映像信号が入力した場合を例示する。

図 8 A〜図 8 Eは輝度信号 Yからエッジ捕正信号を生成し、これを単色映像信号（原色信号） R， G , Bのそれぞれに加えて鮮鋭度の捕正を行うようにしたァパーチヤ一補正回路の具体例である。

図 8 Aにおいて、 R， G， Bの入力を各々 R i， G i , B iとする。ァパーチヤー補正を行うために、まず輝度信号 Yを次式によって算出する。

Y = 0 . 3 0 * R i + 0 . 5 9 * G i + 0 . 1 1氺 B i

この輝度信号 Yのエッジ信号 Yedgeは図 8 Bのようになる。このエッジ信号 Yed geに対して係数器 48でのアパーチャ一補正係数 Kを乗ずる。 K=0. 5として単色映像信号 R i， G i , B iに加算すると、図 8 C， D, Eのような補正後の単色映像信号 R o， Go, B oが得られる。

ここで、エッジ捕正を行うタイミング（時点 t o) をみると、入力した単色映像信号の比は、

R i ： G i ： B i = 0. 5 : 1. 0 : 1. 0 = 1 : 2 : 2

であるのに対し、アパーチャ一補正後の単色映像信号の比は、

R o : G o : B o = 0. 76 : 1. 26 : 1. 26 = 1 : 1. 66 : 1. 66 となる。これによつてアパーチャ一補正処理を行うことによって、 R， G, Bの混合比が変化し、色飽和度が変化してしまうことが判る。

図 9 A〜図 9 Gは単色映像信号 R， G, Bそのものからエッジ信号を生成し、これを各単色映像信号 R, G, Bに加えることでアパーチャ一捕正を行ったときの具体例である。したがってこの場合にはアパーチャ一補正回路は R， G， B 3 チャネル分必要になる。

この場合には、単色映像信号 R i， G i , B i (図 9 A) からそれぞれエッジ信号 Redge, Gedge, Bedge (図 9 B，図 9 C，図 9D) が生成される。エッジ信号 R edge，Gedge，Bedgeに対し図 4の係数器 48で係数 K (=0. 5) が乗算され、その乗算出力が元の単色映像信号 R i， G i， B iに加算器 50で加算される。カロ算結果を図 9 E, F, Gに示す。

例えば単色映像信号 Rについて考察すると、

R o =R i + 0. 5 * Redge

となる。他の単色映像信号 G， Bについても同じように算出できる。

したがって、図 8 A〜図 8 Eと同じタイミング（時点 t 0) について考察すると、このときの R, G， Bの比率は、

R o : Go ： B o= l . 0 : 1. 0 : 2. 0

となり、やはり入出力では R， G, Bの混合比が変化し、色飽和度が変わってしまうことが理解できる。

したがって、このアパーチャ一捕正処理をコンピュータディスプレイに応用した場合には、色合いを忠実に再現できないことになり、高精細、高忠実度が要求される用途には不向きであることが判る。発明の開示

この発明は、色再現性を劣化させることなく、鮮鋭度を改善できる画像処理装置を提案するものである。

この発明の画像処理装置では、 R , G , Bの各デジタル入力映像信号がそれぞれ供給される画素判定手段と画素補正手段とを有し、

画素判定手段は、入力映像信号のうちピークレベルを持った注目画素を検出する注目画素検出手段と、注目画素とその前後 n画素の計 2 n + 1画素からエッジを検出するエッジ検出手段を有し、

画素補正手段は、注目画素検出手段の出力でピークレベル補正係数が選択され、エッジ検出手段の出力でエッジ補正係数が選択される補正係数選択手段を有し、入力映像信号の画素に対しピークレベル補正係数で注目画素のレベルが補正されると共に、エツジ補正係数で入力映像信号のエツジが補正されるようになされたことを特徴とする。

この発明では、アパーチャ一補正として機能するようにこの画像処理装置を構成する。 R G Bディジタル映像信号（単色映像信号）のそれぞれについて、注目画素とその前後少なくとも n画素（nは 1以上である。実施の形態では n = lとする）のトータル（2 n + l ) 画素の信号レベル又はこれらの画素間の信号レべル差により特定される映像パターンを検出する手段を有する。

そして R， G , Bのいずれか一つに補正をしたい映像パターンが検出された場合には、その検出結果が単一又は複数の出力結果に反映されるような論理的又は数値的な処理を行った結果を基にして決定される補正を、 R， G , B各映像信号に付カ卩して映像パターンを捕正する。

このように細線パターンのように幅狭の映像パターンと、幅のある映像パターンとを区別して補正することで、特に幅狭の映像パターンに対する補正量の過不足を解消することができる。また、 R , G , Bの比率が一定となるような補正量の演算処理を行うことで、 R， G , Bの混合比を変えることなくエッジ補正を行うことができる。その結果、映像パターンの鮮銳度を改善できる。この発明による画像処理装置はデジタル処理であるので、回路素子のばらつきの影響を受けずに安定した信号処理を行える。

以上説明したように、この発明では、特定の映像パターンに対しそれぞれ個別の補正処理を行うことによって鮮鋭度を改善するようにしたものである。

これによれば、水平空間周波数が高い画像を表示する場合に鮮鋭度が劣化するのを、縁取りや色の飽和度の変化を起こすことなく改善できるから、細かい文字情報などを鮮明に映し出すことができる。

また、この発明によれば捕正係数などを適宜選定することによって、入力信号の周波数や解像度などの信号特性に応じて、また C R Tのアパーチャ一特性、すなわちビームスポットサイズと表示信号周波数の関係や映像増幅回路の周波数特性等によつて決まる C R Tモニタ個々の性能に応じた最適な捕正ができる。図面の簡単な説明

図 1は、ピーキング補正回路の接続図である。図 2 A〜図 2 Cは、その動作説明に供する波形図である。図 3 A〜図 3 Cは、その動作説明に供する波形図である。図 4は、アパーチャ一捕正回路の接続図である。図 5 A〜図 5 Eは、その基本動作説明に供する波形図である。図 6 A〜図 6 Dは、アパーチャ一補正動作の説明に供する波形図である。図 7 A〜図 7 Dは、アパーチャ一捕正動作の説明に供する波形図である。図 8 A〜図 8 Eは、アパーチャ一補正動作の説明に供する波形図である。図 9 A〜図 9 Gは、アパーチャ一補正動作の説明に供する波形図である。図 1 0は、この発明に係る画像処理装置の実施の形態を示す要部の系統図である。図 1 1は、入力信号周波数と分周比および補正係数との関係を示す図である。図 1 2は、判定回路の実施の形態を示す要部の系統図である。図 1 3 A 〜図 1 3 Jは、その動作説明に供する波形図である。図 1 4は、単色判定回路の実施の形態を示す要部の系統図である。図 1 5 A〜図 1 5 Kは、その動作説明に供する波形図である。図 1 6は、補正回路の実施の形態を示す要部の波形図である。図 1 7は、 A/D変換器の入出力特性を示す波形図である。図 1 8 A〜図 1

8 1は、ピーキング補正による動作説明に供する波形図である。図 1 9 A〜図 1

9 1は、ピーキング補正による動作説明に供する波形図である。図 2 0 A〜図 2 0 1は、アパーチャ一補正による動作説明に供する波形図である。図 2 1は、単色判定回路の他の実施の形態の要部を示す系統図である。図 2 2は、その動作説明に供する波形図である。図 2 3は、この発明に係る画像処理装置の他の実施の形態を示す要部の系統図である。発明を実施するための最良の形態

この発明に係る画像処理装置の実施の形態をカラー C R Tをモニタとして使用した映像表示装置に適用した場合について図 1 0を参照して説明する。

図 1 0に示す実施の形態では、カラー C R T 1の力ソード側に接続された映像増幅器 1 0の前段に、この発明に係る画像処理装置 1 0 0が接続,される。

画像処理装置 1 0 0は従来のアパーチャ一補正回路に代わるものであって、この発明では、 R， G , Bディジタル映像信号の夫々について、注目画素とその前後少なくとも 1画素の信号レベル又はこれらの画素間の信号レベル差により特定される映像パターン（画素パターン）を検出する。 R， G , Bのいずれか一つに補正をしたい映像パターンが検出されたときには、その検出結果が単一または複数の出力結果に反映されるような論理的または数値的な処理を行った結果を基にして決定される補正を、 R， G， B各映像信号に付加することで映像パターンのうち、ピークやエッジパターンを補正しようとするものである。

そのため、まず入力映像信号をディジタルに変換した後、映像信号がどのような映像パターンになっているかを R , G, B各色ごとに単色で判定する。そして 3つの結果の論理的、または数値的処理を行った結果に応じて、さらに入力信号の垂直同期信号、水平同期信号から求めたピクセルクロック周波数に応じて、最適になるような捕正量を決定する。

R , G , B各色の判定をするときには、注目画素とその前後 n個の画素（nは整数）の合計（2 n + l ) 画素を M個例えば 2個の判定レベルと大小比較を行つた結果を論理的または数値的に処理する。これによつて、最終的には 1画素につき捕正量が一意に定まり、この捕正量を R， G , B各々の映像信号に乗ずることで、入力の R， G , Bの信号レベルの比率を一定に保ちながら捕正を行うことができる。従って、この画像処理装置 1 00は、画素判定手段として機能する判定回路 6 6と、画素補正手段として機能する補正回路 68とを有する。

R， G, Bごとの単色映像信号（アナログ信号） SR, S G, SBが端子 6 2 を介して AZD変換器 64に供給されてデジタル信号に変換される。デジタル化された単色映像信号 SR, SG, SBは判定回路 6 6と補正回路 68にそれぞれ供給される。判定回路 66では入力した単色映像信号 S R， SG, SBの中からそれぞれ特定の映像パターンを判定し、そのような特定の映像パターンが存在するときには、補正回路 68でその映像パターンに対するレベル補正処理を施して鮮鋭度の改善処理を行う。

鮮鋭度が改善された単色映像信号 SR', SG'， SB'は D/A変換器 70でァナログ信号に戻される。このアナログの単色映像信号 S R'， SG', SB'は映像増幅器 10でピーキング処理が施された上でカラー CRT 1に供給される。

カラー CRT 1はマルチスキャン対応のものである。したがって、入力映像信号より同期分離された水平同期信号 HSが端子 72を介して周波数計測回路 76 と P L L回路 78にそれぞれ供給される。また入力映像信号より同期分離された垂直同期信号 VSが端子 74を介して周波数計測回路 76に供給される。

マルチスキャン対応の映像表示装置の場合には、水平周波数と垂直周波数との組み合わせは図 1 1のように複数存在するので、入力映像信号がどのパターンの周波数で構成されているかを特定する必要があるため、周波数計測回路 76でその周波数の組み合わせを判断する。

計測した水平および垂直周波数の値はマイコンで構成された制御部 80に供給される。そして、図 1 1のような情報が蓄えられたメモリ手段（ROMなど） 8 2を参照して、計測周波数によって定まる分周比が PL L回路 78に供給される。例えば水平周波数が 91. 1 k H zで、垂直周波数が 85 H zであるときには、分周比「1 728」が選択され、この分周比で PL L回路 78が駆動され、その分周比に見合った周波数で構成されたク口ック CKが生成される。このクロック CKで単色映像信号 SR, S G, SBがデジタル変換され、そしてアナログ信号に戻される。

制御部 80からは判定回路 6 6に対して、映像パターン判別のために m個の基準レベルが用意される。この実施の形態では、大小 2値の基準レベル HL, LL が供給される。またメモリ手段 82には図 1 1に示すように PL L回路 78に対する分周比の他に、映像パターンに対する鮮鋭度を改善するための補正係数 P C , RCおよび FC (詳細は後述する）が格納されている。捕正係数 PCはピークレベルが連続する n画素で構成された映像パターン P aに対応したピークレベル補正係数である。説明の都合上、 n= lの場合を例示する。

また、補正係数 RC， FCはピークレベルが（n + 1) 以上連続する画素数で構成された映像パターン P bに対応したエッジ捕正係数である。これら捕正係数 P C, RC, FCは、分周比などと共に ROMなどのメモリ手段 82に格納され、制御部 80を介して判定回路 66や補正回路 68に供給される。

このように構成された画像処理装置 1 00の各部の構成を図 1 2以下を参照して説明する。

判定回路 66は、注目画素と、その前後 n画素のトータル（2 n+ 1) 画素を用いてピークやエッジパターンを判定する。したがって入力映像信号のうちピークレベルを持った注目画素、換言すればピークレベルが連続する n画素で構成される映像パターン P aが検出されると共に、ピークレベルが連続する（n+ 1) 画素数以上で構成される映像パターン P bの両エッジが検出される。

判定回路 66は図 12にその実施の形態を示すように、単色判定回路 9 OR, 9 0 G, 90 Bを用いて R, G, B各色ごとに、上述した特定の映像パターンを判定する。そのため、単色判定回路 9 ORには端子 92 rより Rの単色映像信号 SRが供給され、以下同様に単色判定回路 90Gには端子 92 gより Gの単色映像信号 SGが供給され、そして単色判定回路 90 Bには端子 92 bより Bの単色映像信号 S Bが供給される。

またこれら単色判定回路 90R〜9 O Bには、映像パターンのレベル判別のため端子 94 hよりハイレベルの基準レベル H Lが共通に供給され、また端子 94 1よりローレベルの基準レベル L Lが^通に供給される。

これら基準レベル HL, L Lは何れも通常のレベルを有する映像信号を排除し、レベルの大きな特定の映像パターン P a , P bのみを検出するために使用されるもので、この実施の形態では基準レベル HLは白レベルのほぼ 90%に近いレべルに設定され、また他方の基準レベル LLは黒レベルのほぼ 10%アップのレべルに設定される。

続いて、 n= 1としたときの単色判定回路 9 ORでの判定例を図 1 3 A〜図 1 3 Eに示す。図 1 3 Aは映像パターン P aと P bの例であって、幅狭のピークパターンである画素分の映像パターン P aであるときにはそのパターンと同じピーク検出パルス PDRが単色判定回路 9 ORより出力される（図 1 3 B) 。これよりも幅広で 2画素以上で構成された映像パターン P bであるときはその立ち上がりエツジ部に対応した検出パルス R D Rと、立ち下がりエッジ部に対応した検出パルス FDRが出力される（図 1 3 C，図 1 3D) 。

図 1 3 Aとは白黒反転した図 1 3 Fの映像パターンであるときは、 1画素分が黒レベルで構成された映像パターン P cと、 1画素以上の画素数で構成された黒レベルの映像パターン P dとで構成されているとも考えることができるし、映像パターン P bの前後が 1画素以上の画素が何れも黒レベルである映像パターンと捉えることができる。

そのため、ピーク検出パルス PDRは得られないが（図 1 3G) 、映像パターン P bが存在するため、この場合にはそれぞれのエッジ部でエッジ検出パルス R DR, FDRが得られる（図 13H, 図 1 3 1) 。このように特定の映像パターン P a， P bのとき対応する検出パルス PDR, RDR, FDRがそれぞれ得られる。

Gおよび Bの各単色判定回路 90 G, 90 Bからもそれぞれの映像パターン P a, P bが判定されて、対応する映像パターンが存在するときには各単色判定回路 90 G, 9 O Bから検出パルス（PDG, RDG, FDG) および（PDB, RDB, FDB) が得られる。

以上のことから、単色判定回路 90 R， 90 G, 90 Bは注目画素と前後する画素のレベルを判定するレベル判定機能と、注目画素の立ち上がりおよぴ立ち下がりエツジを判定するエツジ判定機能を有することになる。

上述したようにして判定された検出パルスのうち、同じ映像パターンに対応する検出パルス同士がそれぞれ対応する共通のオア回路 96 P, 96 R, P 96 F に供給されて論理和される。したがって、各単色映像信号 SR， SG, SBの内の何れかに目的の映像パターン P a若しくは P bが存在するときには、対応するオア出力 PDO, RDO, FDOが得られることになる。これらオア出力 PDO, RDO, FDOは補正回路 68に供給される。

単色判定回路 90R〜90 Bは同一構成であるので、例えば Rの単色判定回路 9 ORについてのみ説明し、その他の構成およびその動作説明は割愛する。

図 14は Rの単色判定回路 9 ORの実施の形態を示す。図 1 5 A〜図 1 5Kを参照しながら説明する。

単色判定回路 9 O Rは、縦続接続された一対の遅延回路 1 1 0, 1 12を有する。これらは何れもフリップフロップ回路で構成され、初段の遅延回路 1 1 0に Rの単色映像信号 SR (SR a) が供給される。したがって図 1 5 Aに示すような単色映像信号 SR aが入力すると、遅延回路 1 1 0および 1 1 2からは図 1 5 Bおよび Cに示す 1画素ずつずれた単色映像信号 S R b , S R cが得られる。説明の便宜上、初段の遅延回路 1 1 0の出力に得られる単色映像信号 SRbを注目画素とすれば、その入力は後画素、後段の遅延回路 1 1 2の出力に得られる単色映像信号 S R cが前画素となる。

単色映像信号 SR a， SR bおよび SR cはそれぞれ比較器 1 14， 1 1 6， 1 18に供給され、ハイレベルの基準レベル HL (図 1 5 A参照）とレベル比較される。レベル比較によってそれぞれからは図 1 5 D、図 1 5 F、図 1 5 Gに示す比較出力 SRHa, SRHb, SRHcが得られる。

また、単色映像信号 S R aと S R cがそれぞれ比較器 1 20， 1 22に供給されてローレベルの基準レベル L L (図 15A参照）と比較されて、それぞれから図 1 5 E、図 1 5Hに示す比較出力 SRL a, SRL cが得られる。

これら比較出力は該当するアンド回路 1 24, 1 26, 1 28に供給される。第 1のアンド回路 1 24は、映像パターン P aを検出するためのもので、これには比較器 1 1 6からの比較出力 S RHb、比較器 1 20および 1 22の比較出力 SRL a, SRL cが供給される。注目画素に対して前後する画素のレベルが何れもハイレベルであるとき（図 1 5D, 図 1 5 E, 図 1 5H) 、その注目画素は特定の映像パターン P aであると判断して検出パルス（アンド出力） PDRを出力する（図 1 5 I) 。因みに、 1画素分のピークレベルをもつこの映像パターン P aに対して数画素分ハイレベルが連続する映像パターン P bが入力しても、これを 1画素分の映像パターン P aとは認識しない。この場合には、比較器 1 1 6および 1 22の比較出力 SRHb, S R L aはハイレベルとなるが、比較器 1 20の比較出力 S R L aがローレベルとなるからである。したがってこのような論理積をとることによつて、 1画素分のピークレベルを持つ映像パターン P aを確実に弁別できる。第 2のアンド回路 1 26は立ち上がりエッジ部を検出するための論理回路であつて、この場合には比較器 1 1 6の比較出力 SRHbの他に、比較器 1 14と 1 22の比較出力 SRHa， SRL cが第 2のアンド回路 1 26に供給されて論理積される。このときには映像パターン P bに関連して図 15 Jのような検出パルス RDRが得られる。

この第 2のアンド回路 1 26においても、複数画素が連続するハイレベルの映像パターン P bであるときだけ、その立ち上がりエッジ部に対応した検出パルス RDRが得られるもので、 1画素分の映像パターン P aには反応しない。つまり、映像パターン P aを検出するタイミング（注目画素が位置するタイミング） t O では、比較出力 SRHb, S R L cがハイレベルであるのに対し、比較出力 SR H aがローレベルとなっているからである。

第 3のアンド回路 1 28は映像パターン P bのうち立ち下がりエッジ部に対応して検出パルス FDRが得られる。そのため、比較器 1 1 6と 1 18の比較出力 SRHb, SRHcの他に比較器 1 20の比較出力 SRL aがアンド回路 1 28 に供給される。その結果、映像パターン P bの立ち下がりエッジ部のときだけ 3 者の比較出力 SRL a, SRHb, S RH cがハイレベルとなって、このタイミングのときに検出パルス FDRが得られる（図 1 5 K参照）。第 3のアンド回路 1 28でも映像パターン P bのときだけアンド出力が得られ、その他の映像パターンではアンド出力が得られない。

このように構成することで、 Rの単色映像信号 S Rの特定映像パターンに対応した検出パルス PDR, RDR, FDRが得られる。他の単色映像信号に関する単色判定回路 90G， 90 Bでも同様な処理がなされて、それぞれの映像信号に含まれる特定の映像パターン P a , P bが検出され、それぞれの検出パルスが図 1 2に示したオア回路 96 R, 9 6 G, 96 Bでまとめられて、選択パルス P D O, RDO, FDOとなされる。

続いて、補正回路 68の実施の形態を図 1 6を参照して説明する。補正回路 6 8は映像パターンに応じた補正係数 P C， RC， F Cを選択するセレクタ 1 02 と、選択した補正係数を入力した単色映像信号に乗算する乗算器 104R， 1 0 4 G, 1 04 Bとで構成される。

セレクタ 102には、メモリ手段 82を参照して制御部 80より映像パターンに応じた捕正係数 PC, RC, FCが供給される。図 1 1のように、映像パターン P aに相当する部分ではピークレベルの補正係数として捕正係数 PCが利用される。映像パターン P bにあってその立ち上がりおよぴ立ち下がりエツジ部での補正係数として補正係数 RC, FCが利用される。この実施の形態では、エッジ部に使用する補正係数 RCと FCは同じ値である。捕正係数は何れも 1. 0以上であって、 PCの値は RC, F Cよりも大きな値となっている。

セレクタ 102には補正係数 P C， RC, F Cを選択するために選択パルス P DO, RDO, FDOが利用される。つまり、選択パルス PDOは映像パターン P aに相当するものであるから、この選択パルス P DOが得られたときは捕正係数 PCが選択される（図 1 3 E, 図 1 3 J参照）。同様な理由から、選択パルス R DOが得られたときは立ち上がりエッジ部用の捕正係数 RCが選択され、選択パルス F D Oが得られたときは立ち下がりエツジ部用の補正係数 F Cが選択される。ピークレベルおょぴエッジ以外の映像領域では補正されないので、そのときの捕正係数は 1. 0である。

選択された補正係数は乗算器 1 04 R, 104G, 1 04 Bに対して共通に供給されて、それぞれの単色映像信号 SR， SG， S Bに乗算されて、レベル補正および波形のなまりが改善された単色映像信号 SR'， SG', S B'が出力される。単色映像信号 SR'， SG'， S B，は図 1 0に示す D/ A変換器 70でアナログ信号に戻される。ここで、補正回路 68の出力は入力に比べて補正量の分だけ

(補正係数を乗算した分だけ）、大きくなる。したがってデジタル変換した信号の振幅方向の分解能を劣化させないでアナログ変換するためには、補正量の分だけダイナミックレンジを広くする必要がある。そのため、この実施の形態では図 1 7に示すように、 D/A変換器 70の入出力特性を拡張する。例えば DZA変換器 70が 8ビット出力、出力振幅が 0. 7 Vp pであるときに、乗算処理によって出力が最大 1 50%まで拡張されるとすれば、図示するように入力値 25 5で出力振幅が 0. 7Vp pに対して、入力値 383で出力振幅 1. 05Vp pとなるように、そのダイナミックレンジを 50 %拡張すればよい。

D/A変換器 70は、一般的に外部から与える基準電圧や外部抵抗で出力振幅を決められるようになつているので、 9ビット以上の D/A変換器を用意して図 1 7に示すような入出力特性が得られるように調整すればよい。ダイナミックレンジを拡張するのではなく、乗算出力を最大値 255に納めるように圧縮処理することもできる。

続いて、このように構成されたこの発明に係る画像処理装置 1 00を使用したときの映像表示装置における波形改善およぴ色飽和度にっレ、て解析する。

まず、図 1 0に示す画像処理装置 1 00を使用して得た単色映像信号 S R' , S G'， S B'を使用してピーキング補正しても、従来のようなリンギングは発生しない。つまりリンギングを抑えた状態で映像波形のなまりを補正できる。

黒地に白い情報を有した映像信号については図 1 8 〜図1 8 Iを参照して説明する。図 1 8 A〜図 1 8 Iでは説明を容易にするため、 R, G, Bが全て同じ波形であるとし、図では Rの単色映像信号とする。そして、水平および垂直周波数の計測の結果、補正係数は図 1 1に示すように、

P C= 1. 5

RC= 1. 25

F C= 1. 25

が選択されたものとする。

なお、図 1 1に示した補正係数 P C， RC, FCにあって、入力信号の水平おょぴ垂直周波数が高い程、補正係数値が大きな値となっているが、これは入力周波数が高くなるにつれ、信号伝送系およびモニタ 1のアパーチャ一効果によって、ビームスポットのピークレベルが低下するためである。ピークレベルの低下を捕うために、補正係数値を入力周波数が高くなるにつれて大きくする。さて、図 1 8 Aは信号伝送系で劣化した信号波形を、図 1 8 Bは波形劣化のない信号を AZD変換したときの入力信号波形とする。また、図 1 8Aの信号波形を加えたときのビーム応答輝度分布は図 1 8A' のように図 1 8 Aよりもなまつたものとなる。図 1 8 Bの信号波形から判定回路 66では図 1 8 C, 図 1 8D, 図 1 8 Eに示す検出パルス PDR, RDR, FDRが得られる。そしてこれら検出パルス PDR, RDR, FDRに基づいて論理和された選択パルス comp (PD O, RDO, FDO) によって上述した補正係数を選択すると図 18 Fのようになる。

映像パターン P aのところでは補正係数（PC= 1. 5) が選択され、映像パターン P bのところではそれぞれのエッジ部での補正係数（RC = FC= 1. 2 5) が選択される。それ以外の映像部分では補正しないので、その映像領域での補正係数は 1. 0となる。

その結果、映像パターン P aのところでは、図 1 8 Gに示すように、 P C= 1. 5であるから、

(255 * 1. 5) = 3 83

にレベル補正される。また映像パターン P bの立ち上がりおよぴ立ち下がりエツジ部ではそれぞれ、 RC = FC= 1. 25であるから、

(255 * 1. 25) = 3 1 9

にレベル捕正される。

この補正されたディジタル映像信号を DZA変換すると共に、信号伝送系を通過することで信号の劣化が生ずるため、図 1 8 Hに示すような信号波形となる。このうち映像パターン P aにあっては、図 1 8 Gの値よりも多少劣化した信号波形となるが、 1. 0以上のレベルであるため、ピーク応答輝度分布でみると図 1 8 Iのように適切な値となる。これはアパーチャ一効果による波形劣化のためであるが、アパーチャ一効果を考慮した上で、上述したような捕正係数に設定すると、映像パターン P bにおけるオーバーシュート量も効果的に抑圧でき、そのレベルは僅かになって、殆ど目立たなくなる。

白地に黒い情報を有した映像信号については図 1 9八〜図1 9 Iのようになる。図 1 9H，図 1 9 Iの波形図からも明らかなように、映像パターン P aの線幅を従来よりも改善できる。その他の処理は図 1 8 A〜図 1 8 Iの場合と同じであるので、その説明は割愛する。

次に、この発明に係る画像処理装置 1 00で補正処理を行ったときの色飽和度への影響について考察する。

入力映像信号としては図 9 A〜図 9 Gで例示したように、緑の下地にシアンつぼい文字や線が存在する信号で説明する。入力映像信号のレベル判定に使用する基準レベル HL, LLは上述と同じく、 HL=0. 9、 L L= 0. 1とした。また緑の下地にシアンつぼい文字などの映像信号であるときでそのレベル関係は、図 20 Aのように、

G i = 1. 0

R i = 0. 5

B i = 1. 0

とする。

その結果、 Rおよび Gの単色判定回路 90 R， 9 0Gからは、図 20B、図 2 0 Cのように、検出パルス（PDR， RDR, FDR) 、 (PDG, RDG, F DG) は得られない。

これに対して Bの単色判定回路 90 Bからは図 2 ODのような検出パルス（P DB, RDB, FDB) が得られる。したがってこれらと同じ選択パルス P D 0， RDO, FDOが得られる（図 20 E参照）。この選択パルス PDO， RDO, FDOで補正係数 PC, RC, B Cが選択されるので、選択出力 compは図 20 F のような計数値となる。選択出力 conipを単色映像信号（図 2 OA) に乗算すると、それぞれの単色映像信号 S R' (=Ro) 、 SG' ( = G o) 、 SB' (=B o) は図 20G, H， Iのようになる。映像パターン P a部分（時点 t 0) で考察すると、

S R' = 0. 5 * 1. 5 = 0. 75

S G' = 1. 0 * 1. 5 = 1. 5

S B' = 1. 0 * 1. 5 = 1. 5

ここで、映像パターン P aが得られるタイミング t 0での、 R, G, B混合比を考えると、 SR' : SG' : SB' = 0. 75 : 1. 5 : 1. 5= 1 : 2 : 2 となる。入力時の R， G, B混合比は、

SR : SG : S B = 0. 5 : 1. 0 : 1. 0= 1 : 2 : 2

であるから、混合比は殆ど変化せず、一定に保たれている。つまり、上のような処理を行っても色飽和度は変わらない。

図 2 1は単色判定回路 90 R, 90 G, 90 Bのうち Rの単色判定回路 90 R の他の実施の形態を示す系統図である。この構成においてもフリップフ口ップ回路などを使用した一対の遅延回路 1 1 ◦, 1 1 2を有する。

一方の遅延回路 1 1 0の入出力信号 SR a, SRb (図 22 A, 図 22 B) が第 1の加算器 1 30に供給され、図示の極性で加算されることによって両者の差信号 SRD aが得られる（図 22D) 。同様に他方の遅延回路 1 1 2の入出力信号 SRb, SR c (図 2 2B、図 22 C) が第 2の加算器 1 32に供給され、図示の極性で加算されることによって両者の差信号 SRD bが得られる（図 22 E) 。

第 1の差信号 S R D aは第 1の比較器 1 34に供給されてハイレベルとローレベルの差分に相当するレベル L 1によってレベル比較される。基準レベル HLよりレベルが高いときハイレベルの比較出力 SRC aが得られる（図 22 F) 。同じく、第 2の差信号 SRDbは第 2の比較器 1 36に供給されてローレベルとハイレベルの差分に相当するレベル L 2に基づいたレベル比較が行われる。基準レベル L よりもレベルが低いときハイレベルの比較出力 S R C bが得られる (図 22 G) 。

そして、第 1の比較器 1 34からの比較出力 SRC aが第 1およぴ第 2のアンド回路 142， 144に供給され、インバータ 148で反転された比較出力が第 3のアンド回路 146に供給される。また、第 2の比較器 1 36から得られた比較出力 SRC bが第 1と第 3のアンド回路 142， 146に供給され、インバータ 150で反転された比較出力が第 2のアンド回路 144に供給される。

その結果、第 1のアンド回路 142からは映像パターン P aに相当する検出パルス PDRが得られ（図 22H) 、第 2のアンド回路 1 44からは映像パターン P bの立ち上がりエッジ部に相当する検出パルス RDRが得られる（図 3 3 1) 。そして、第 3のアンド回路 1 4 6からは映像パターン P bの立ち下がりエッジ部に相当する検出パルス F D Rが得られる（図 2 2 J ) 。

このように、隣接画素の差信号成分を利用しても特定の映像パターンを検出できる。この場合には図 1 4の場合よりも回路素子数を削減できる。

図 2 3は画像処理装置 1 0 0の他の実施の形態を示す。

この画像処理装置 1 0 0はデジタル式であって、図 1 0の AZD変換器 6 4の代わりにディジタルインタフェース用のレシーバ 1 6 0が必要になる。入力端子から入力されるクロックはレシーバ 1 6 0と、 D/A変換器 7 0のクロックとして使用できるから、図 1 0の P L L回路 7 8は不要になる。その他の構成は図 1 0 と同じであるから、その説明は割愛する。

図 1 1に示す水平おょぴ垂直周波数の値、捕正係数 P C， R C , F Cの値、さらには補正処理に関与する画素数 nの値などは何れも一例である。例えば、画素数 nとして、 n = 2、つまり 2 n + 1 == 5画素分を用いて、ピークおょぴエッジパターンを検出する場合には、画素数が 1つで構成されたピークパターンと、画素数が 2個で構成されたピークパターンと、 3個以上の画素数で構成される映像パタ一ンの両ェッジをそれぞれ検出できるので、それぞれのパターンに応じた適切な補正が可能になる。それぞれのパターンに対して捕正値を異ならせることもできるが、その場合には多数の補正値を用意することで実現できる。

また、適用されるモニタの特性や信号伝送系の特性などによって、上述した捕正値などは適宜選定されることになる。産業上の利用可能性

この発明に係る画像処理装置は、高忠実度およぴ高精細化が要求されるコンビュ一タディスプレイなどの映像表示装置などに利用できる。

Claims

請求の範囲

1 . R， G , Bの各デジタル入力映像信号がそれぞれ供給される画素判定手段と画素補正手段とを有し、

上記画素判定手段は、上記入力映像信号のうちピークレベルを持った注目画素を検出する注目画素検出手段と、注目画素とその前後 n画素の計 2 n + 1画素からエッジを検出するエッジ検出手段を有し、

上記画素捕正手段は、上記注目画素検出手段の出力でピークレベル補正係数が選択され、上記ェッジ検出手段の出力でェッジ捕正係数が選択される捕正係数選択手段を有し、

上記入力映像信号の画素に対し上記ピークレベル補正係数で注目画素のレベルが補正されると共に、上記エッジ補正係数で上記入力映像信号のエッジが捕正されるようになされたことを特徴とする画像処理装置。

2 . 上記画素判定手段は、複数の単色判定回路とオア回路とで構成されたことを特徴とする請求項 1記載の画像処理装置。

3 . n == lであるとき、上記単色判定回路は、一対の遅延手段と、注目画素と前後する画素のレベルを判定するレベル判定部と、上記注目画素の立ち上がりおよび立ち下がりを判定するエツジ判定部とで構成されたことを特徴とする請求項 2 記載の画像処理装置。

4 . 上記レベル判定部およぴェッジ判定部は、レベル比較器が使用されたことを特徴とする請求項 3記載の画像処理装置。

5 . 上記画素判定手段の上記検出結果に応じて、この検出結果に加える捕正係数を切り替えるようにしたことを特徴とする請求項 1記載の画像処理装置。

6 . 上記注目画素のピークレベルとエッジを補正したとき、色パランスが崩れないように、注目画素の R , G , B各々に、同じ捕正係数を乗ずることを特徴とする請求項 1記載の画像処理装置。