(57)【要約】【課題】  従来の画質補正装置は、垂直輪郭補正とノイズ低減処理を別々に処理していたため、回路規模が大きくなるという問題があった。【解決手段】入力信号Ｓ１に対して第１のライン出力信号Ｓ１１とその上下ラインに相当する第２および第３のライン出力信号Ｓ１０、Ｓ１２とを出力するフレームメモリ１と、映像入力信号Ｓ１と第１のライン出力信号Ｓ１１を減算する減算器７と、減算器７の出力Ｓ２を入力とする非線形処理部２と、映像入力信号Ｓ１と非線形処理部２の出力Ｓ５を減算してその出力を前記フレームメモリ１に入力する減算器９と、ライン出力信号Ｓ１０、Ｓ１２を加算する加算器１１と、乗算器６と、減算器１７と、加算器１８とを備える。【選択図】  図１
2006319517.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号に対して第１のライン出力信号と前記第１のライン出力信号の上下ラインに相当する第２のライン出力信号および第３のライン出力信号とを出力するフレームメモリと、
映像入力信号と前記第１のライン出力信号を減算する第１の演算手段と、
前記第１の演算手段の出力を入力とする非線形処理部と、
前記映像入力信号と前記非線形処理部の出力を減算してその出力を前記フレームメモリに入力する第２の演算手段と、
前記第２のライン出力信号と前記第３のライン出力信号とを加算する第３の演算手段と、
前記第１のライン出力信号を２倍する第４の演算手段と、
前記第３の演算手段の出力と前記第４の演算手段の出力を減算する第５の演算手段と、
前記第１のライン出力信号と前記第５の演算手段の出力を加算して出力信号を得る第６の演算手段を備えた画質補正装置。
【請求項２】
映像入力信号と出力信号を切り替えてノイズ低減処理の場合に前記出力信号を選択し垂直輪郭補正処理の場合に前記映像入力信号を選択する第１の切り替え手段と、
第１の切り替え手段の出力を入力とし、第１のライン出力信号と前記第１のライン出力信号の上下ラインに相当する第２のライン出力信号および第３のライン出力信号とを出力するフレームメモリと、
前記第１のライン出力信号と映像入力信号を切り替えてノイズ低減処理の場合に前記映像入力信号を選択し垂直輪郭補正処理の場合に前記第１のライン出力信号を選択する第２の切り替え手段と、
前記第２のライン出力信号と第３のライン出力信号とを加算する第１の演算手段と、
前記第１のライン出力信号と前記第１の演算手段の出力を切り替えてノイズ低減処理の場合に前記第１のライン出力信号を選択し垂直輪郭補正処理の場合に前記第１の演算手段の出力を選択する第３の切り替え手段と、
前記第２の切り替え手段の出力を２倍する第２の演算手段と、
前記第２の演算手段の出力と前記第２の切り替え手段の出力を切り替えてノイズ低減処理の場合に前記第２の切り替え手段の出力を選択し垂直輪郭補正処理の場合に前記第２の演算手段の出力を選択する第４の切り替え手段と、
第４の切り替え手段の出力と前記第３の切り替え手段の出力とを減算する第３の演算手段と、
第３の演算手段の結果を入力としノイズ低減時に選択する第１の非線形処理部および垂直輪郭補正時に選択する第２の非線形処理部と、
前記第１の非線形処理部の出力と前記第２の非線形処理部の出力とを切り替えてノイズ低減処理の場合に前記第１の非線形処理部の出力を選択し垂直輪郭補正処理の場合に前記第２の非線形処理部の出力を選択する第５の切り替え手段と、
第２の切り替え手段の出力と第５の切り替え手段の出力とを減算する第４の演算手段を備え、
前記第１の切り替え手段、前記第２の切り替え手段、前記第３の切り替え手段、前記第４の切り替え手段および前記第５の切り替え手段は、切り替え信号を受けて、映像入力信号のノイズ低減処理または垂直輪郭の補正処理に切り替えることを特徴とする画質補正装置。
【請求項３】
フレームメモリからの出力である第１のライン出力信号、第２のライン出力信号および第３のライン出力信号間の差分値により垂直エッジがあるか否かを検出して前記垂直エッジがある場合に垂直輪郭補正処理をするための切り替え信号を出力し前記垂直エッジがない場合にノイズ低減処理をするための切り替え信号を出力する垂直エッジ検出手段とを有する請求項２記載の画質補正装置。
【請求項４】
フレームメモリをフィールドメモリに置き換えた請求項１記載の画質補正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像信号のノイズを低減するフレーム巡回型フィルタを有し、垂直方向の輪郭を補正する画質補正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
映像信号の垂直方向の輪郭を強調する場合、隣接する上下のライン信号の加算結果との差分をとり、原信号に加算する方法等が従来から提案されている。また、ノイズを低減する方法としてフレーム間の相関を利用し、フレーム間の相関が小さい時にはその信号をノイズと判断して、原信号から差分をとるフレーム巡回型フィルタを用いた方法が従来から提案されている。
【０００３】
以下、ノイズを低減するフレーム巡回型フィルタを有し、垂直方向の輪郭を強調する従来の画質補正装置の一例について、図１０を用いて説明する。
【０００４】
この装置は、映像入力信号Ｓ１０を入力とし、信号Ｓ１０から１ライン分の遅れた信号Ｓ１１を出力するラインメモリ２１と、信号Ｓ１１から１ライン分の遅れた信号Ｓ１２を出力するラインメモリ２２と、フレームメモリ１と、非線形処理部２と、により構成されている。２３は乗算器、２４は加算器、２５〜２８は減算器である。
【０００５】
まず、垂直輪郭補正処理について、以下で説明する。
【０００６】
図１０において、信号Ｓ１０と信号Ｓ１２を加算器２４により加算して信号Ｓ１４を生成し、信号Ｓ１１を乗算器２３により２倍した信号Ｓ１３から信号Ｓ１４を減算器２５により減算し、垂直輪郭を補正する信号Ｓ４を作成する。信号Ｓ４を信号Ｓ１１に加算器２６で加算することで、垂直輪郭が強調された信号Ｓ８が作成される。図３は垂直輪郭補正処理における垂直方向の各部の信号波形である。図３において、入力信号Ｓ１０のような信号が入力された場合、信号Ｓ４により垂直輪郭を補正する信号が作成され、信号Ｓ８が垂直輪郭が強調された信号となる。
【０００７】
次に、ノイズ低減処理について説明する。フレームメモリ１の出力信号Ｓ１９と信号Ｓ８の差分結果の信号Ｓ２０を減算器２８より出力して非線形処理部２の入力とし、非線形処理部２の出力Ｓ１７と信号Ｓ８の差分結果を減算器２７の出力信号Ｓ１８とし、信号Ｓ１８をフレームメモリ１の入力とする。
【０００８】
図４は、非線形処理部２の入出力特性例であり、このような構成にすることで、フレーム巡回型フィルタでノイズを低減することが可能である。
【０００９】
さらに、従来例（例えば特許文献１参照）の映像信号処理装置では、垂直輪郭を強調手段と、直列接続したフレーム型ノイズリダクション手段の動作を連動させる切換えスイッチを備えた構成が提案されている。
【特許文献１】特開平4-119770号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このように、従来の画質補正装置は、垂直輪郭補正とノイズ低減処理を別々に処理していたため、回路規模が大きくなるという問題があった。
【００１１】
本発明は、上記のような従来の問題に鑑みて為されたものであり、回路規模を削減することのできる画質補正装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の画質補正装置は、入力信号に対して第１のライン出力信号と前記第１のライン出力信号の上下ラインに相当する第２のライン出力信号および第３のライン出力信号とを出力するフレームメモリと、
映像入力信号と前記第１のライン出力信号を減算する第１の演算手段と、
前記第１の演算手段の出力を入力とする非線形処理部と、
前記映像入力信号と前記非線形処理部の出力を減算してその出力を前記フレームメモリに入力する第２の演算手段と、
前記第２のライン出力信号と前記第３のライン出力信号とを加算する第３の演算手段と、
前記第１のライン出力信号を２倍する第４の演算手段と、
前記第３の演算手段の出力と前記第４の演算手段の出力を減算する第５の演算手段と、
前記第１のライン出力信号と前記第５の演算手段の出力を加算して出力信号を得る第６の演算手段を備えたものである。
【００１３】
本発明の別の画質補正装置は、映像入力信号と出力信号を切り替えてノイズ低減処理の場合に前記出力信号を選択し垂直輪郭補正処理の場合に前記映像入力信号を選択する第１の切り替え手段と、
第１の切り替え手段の出力を入力とし、第１のライン出力信号と前記第１のライン出力信号の上下ラインに相当する第２のライン出力信号および第３のライン出力信号とを出力するフレームメモリと、
前記第１のライン出力信号と映像入力信号を切り替えてノイズ低減処理の場合に前記映像入力信号を選択し垂直輪郭補正処理の場合に前記第１のライン出力信号を選択する第２の切り替え手段と、
前記第２のライン出力信号と第３のライン出力信号とを加算する第１の演算手段と、
前記第１のライン出力信号と前記第１の演算手段の出力を切り替えてノイズ低減処理の場合に前記第１のライン出力信号を選択し垂直輪郭補正処理の場合に前記第１の演算手段の出力を選択する第３の切り替え手段と、
前記第２の切り替え手段の出力を２倍する第２の演算手段と、
前記第２の演算手段の出力と前記第２の切り替え手段の出力を切り替えてノイズ低減処理の場合に前記第２の切り替え手段の出力を選択し垂直輪郭補正処理の場合に前記第２の演算手段の出力を選択する第４の切り替え手段と、
第４の切り替え手段の出力と前記第３の切り替え手段の出力とを減算する第３の演算手段と、
第３の演算手段の結果を入力としノイズ低減時に選択する第１の非線形処理部および垂直輪郭補正時に選択する第２の非線形処理部と、
前記第１の非線形処理部の出力と前記第２の非線形処理部の出力とを切り替えてノイズ低減処理の場合に前記第１の非線形処理部の出力を選択し垂直輪郭補正処理の場合に前記第２の非線形処理部の出力を選択する第５の切り替え手段と、
第２の切り替え手段の出力と第５の切り替え手段の出力とを減算する第４の演算手段を備え、
前記第１の切り替え手段、前記第２の切り替え手段、前記第３の切り替え手段、前記第４の切り替え手段および前記第５の切り替え手段は、切り替え信号を受けて、映像入力信号のノイズ低減処理または垂直輪郭の補正処理に切り替えることを特徴とするものである。
【００１４】
上記構成において、フレームメモリからの出力である第１のライン出力信号、第２のライン出力信号および第３のライン出力信号間の差分値により垂直エッジがあるか否かを検出して前記垂直エッジがある場合に垂直輪郭補正処理をするための切り替え信号を出力し前記垂直エッジがない場合にノイズ低減処理をするための切り替え信号を出力する垂直エッジ検出手段とを有する。
【００１５】
上記構成において、フレームメモリをフィールドメモリに置き換える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の画質補正装置によれば、ノイズ低減に用いるフレームメモリを、垂直輪郭補正用の２ライン分の遅延用メモリとしても使用し、ノイズ低減処理した後に垂直方向の輪郭を補正することにより、従来例に比べ、ラインメモリが２個削減できるため、回路規模を削減することができる。
【００１７】
本発明の別の画質補正装置によれば、ノイズを低減する場合にはフレームメモリをフレーム遅延用のメモリとして使用し、垂直方向の輪郭を補正する場合にはフレームメモリを２ライン分の遅延用のメモリとして使用し、垂直輪郭補正するかノイズ低減処理するかを選択することにより、回路規模を削減することのできる。
【００１８】
垂直エッジを検出した場合には垂直輪郭補正し、垂直エッジを検出しなかった場合にはノイズ低減処理することにより、回路規模を削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、ここで示す実施の形態はあくまでも一例であって、本発明は必ずしも以下の実施の形態に限定されるものではない。
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態による画質補正装置の構成を示すブロック図である。
【００２０】
図１に示すように、第１の実施の形態による画質補正装置は、映像の入力信号Ｓ１を入力とし、信号Ｓ１０、Ｓ１１、Ｓ１２の３ライン分の信号を出力するフレームメモリ１と、非線形処理部２と、乗算器６、加算器１１、１８および減算器７、９、１７の演算手段（回路）とにより構成されている。
【００２１】
以下、上記のように構成された第１の実施の形態による画質補正装置の動作について、図１〜図４を参照しながら説明する。
【００２２】
図２は、フレームメモリ１の入出力信号の位置関係を示す図であり、信号Ｓ１１（Ｎライン）はフレームメモリ１の映像入力信号Ｓ１を１フレーム遅延させた信号である。信号Ｓ１０（Ｎ−１ライン）は信号Ｓ１１の１ライン前の信号であり、信号Ｓ１２（Ｎ＋１ライン）は信号Ｓ１１の１ライン後の信号である。
【００２３】
図１おける第１の実施の形態による画質補正装置でのノイズ低減処理について、以下で説明する。映像信号入力Ｓ１とフレームメモリ１の信号Ｓ１１の差分結果の信号Ｓ２を減算器７より出力し非線形処理部２の入力とし、非線形処理部２の出力Ｓ５と映像信号入力Ｓ１の差分結果の信号Ｓ３を減算器９より出力し、信号Ｓ３をフレームメモリ１の入力とする。
【００２４】
図４は、非線形処理部２の入出力特性例であり、図４において、入力の値の絶対値が大きい場合、入力は動画と判断されるので出力の値を“０”にする。一方、入力の値の絶対値が小さい場合には、入力の値はノイズ成分であると判断されるので、出力は入力に比例する値の信号を出力する。このような構成にすることで、フレーム巡回型フィルタとしてノイズを低減することが可能である。
【００２５】
次に、垂直輪郭補正処理について、以下で説明する。まず、フレームメモリ１の信号Ｓ１０と信号Ｓ１２を加算器１１により加算した信号Ｓ１３を作成する。信号Ｓ１１を乗算器６で２倍した信号Ｓ９から信号Ｓ１３を減算器１７で減算することで、垂直輪郭を補正する信号Ｓ４が作成できる。信号Ｓ１１に信号Ｓ４を加算器１８で加算することで、垂直輪郭を補正した出力信号Ｓ８が作成でき、このような構成にすることで、垂直輪郭を強調することが可能である。
【００２６】
図３は垂直輪郭補正処理における各部の信号波形である。図３において、入力信号Ｓ１のような信号が入力された場合、Ｓ４には垂直輪郭を補正する信号が作成され、出力信号Ｓ８は垂直輪郭補が強調された信号となる。
【００２７】
このように、第１の実施の形態による画質補正装置では、ノイズ低減に用いるフレームメモリ１を、垂直輪郭補正用の２ライン分の遅延用メモリとしても使用し、ノイズ低減処理後に垂直方向の輪郭を補正する構成にしたため、従来の装置に比べ、ラインメモリを２個削除することができるので、装置の回路規模を削減することができる。
（実施の形態２）
図５は、本発明の第２の実施の形態による画質補正装置の構成を示すブロック図である。
【００２８】
図５に示すように、第２の実施の形態による画質補正装置は、映像の入力信号Ｓ１を入力とし、信号Ｓ１０、Ｓ１１、Ｓ１２の３ライン分の信号を出力するフレームメモリ１と、ノイズ低減時に選択する非線形処理部２、垂直輪郭補正時に選択する非線形処理部３と、乗算器６、加算器１１、減算器７、９やＳＷ（スイッチ）４、５、８、１０、１１の演算手段（回路）とにより構成されている。
【００２９】
以下、上記のように構成された第２の実施の形態による映像出力装置の動作について、図５を参照しながら説明する。
【００３０】
なお、前述した第１の実施の形態と同じ構成を有する部材には同一の符号を付して、説明を省略する。
【００３１】
まず、ノイズ低減処理について、以下で説明する。切り替え信号Ｓ１５の制御により、ＳＷ４の出力Ｓ２が映像入力信号Ｓ１を選択し、ＳＷ５の出力Ｓ３が出力Ｓ２を選択し、ＳＷ８の出力Ｓ７が非線型処理部２の信号Ｓ５を選択し、ＳＷ１０の出力Ｓ１６が出力信号Ｓ８を選択し、ＳＷ１２の出力Ｓ１４が信号Ｓ１１を選択する。図４は、非線形処理部２の入出力特性例であり、このような構成にすることで、第１の実施の形態の場合と同様に、フレーム巡回型フィルタでノイズを低減することが可能である。
【００３２】
次に、垂直輪郭補正処理について、以下で説明する。まず、切り替え信号Ｓ１５の制御により、ＳＷ４の出力Ｓ２が信号Ｓ１１を選択し、ＳＷ５の出力Ｓ３が信号Ｓ９を選択し、ＳＷ８の出力Ｓ７が非線型処理部３の信号Ｓ６を選択し、ＳＷ１０の出力Ｓ１６が映像入力信号Ｓ１を選択し、ＳＷ１２の出力Ｓ１４が信号Ｓ１０、Ｓ１２を加算する加算器１１の出力Ｓ１３を選択する。ＳＷ５が選択する信号Ｓ９は信号Ｓ２を２倍する乗算器６の信号である。図６は、非線形処理部３の入出力特性例であり、このような構成にすることで、垂直輪郭を強調することが可能である。
【００３３】
つまり、図５のように、切り替え信号Ｓ１５によって、ノイズ低減するか、垂直輪郭補正を処理するかを選択することが可能となる。
【００３４】
このように、第２の実施の形態による画質補正装置では、ノイズを低減する場合にはフレームメモリ１をフレーム遅延用のメモリとして使用し、垂直方向の輪郭を補正する場合にはフレームメモリ１を２ライン分の遅延用のメモリとして使用し、垂直輪郭補正するかノイズ低減処理するかを選択する構成にしたため、従来の装置に比べ、ラインメモリを２個削除することができるので、装置の回路規模を削減することができる。
【００３５】
さらに、第１の実施の形態に対して、加算器を２個削減でき、回路規模を削減することができる。
（実施の形態３）
図７は、本発明の第３の実施の形態による画質補正装置の構成を示すブロック図である。
【００３６】
第３の実施の形態では、垂直方向のエッジ検出により、ノイズ低減処理するか、垂直輪郭補正するかを選択するものである。
【００３７】
なお、前述した第２の実施の形態と同じ構成を有する部材には同一の符号を付して、説明を省略する。
【００３８】
まず、第３の実施の形態による画質補正装置でのノイズ低減処理について、図７を参照しながら説明する。切り替え信号Ｓ１５の制御により、ＳＷ４の出力Ｓ２が入力信号Ｓ１を選択し、ＳＷ５の出力Ｓ３が出力Ｓ２を選択し、ＳＷ８の出力Ｓ７が非線型処理部２の出力Ｓ５を選択し、ＳＷ１０の出力Ｓ１６が出力信号Ｓ８を選択し、ＳＷ１２の出力Ｓ１４が信号Ｓ１１を選択する。このような構成にすることで、フレーム巡回型フィルタでノイズを低減することが可能である。
【００３９】
次に、垂直輪郭補正処理について、以下で説明する。まず、切り替え信号Ｓ１５の制御により、ＳＷ４の出力Ｓ２が信号Ｓ１１を選択し、ＳＷ５の出力Ｓ３が乗算器６の出力Ｓ９を選択し、ＳＷ８の出力Ｓ７が非線型処理部３の出力Ｓ６を選択し、ＳＷ１０の出力Ｓ１６が入力信号Ｓ１を選択し、ＳＷ１２の出力Ｓ１４が加算器１１の信号Ｓ１３を選択する。図６は、非線形処理部３の入出力特性例であり、このような構成にすることで、垂直輪郭を強調することが可能である。垂直エッジ検出手段１３はフレームメモリ１から出力される信号Ｓ１０，Ｓ１１，Ｓ１２を入力とし、Ｓ１０−Ｓ１１、Ｓ１２−Ｓ１１の絶対値を求め、垂直エッジがあるか否かを判定する。図８は、垂直エッジ検出手段１３の判定により、処理内容を選択するための図である。図８のように、垂直エッジを検出した場合は垂直輪郭補正処理をし、垂直エッジを検出しなかった場合はノイズ低減処理をする。
【００４０】
図９は、垂直エッジ検出手段１３が、エッジ検出有りか、エッジ検出無しかの判定条件を示す図である。図９のように、Ｓ１０−Ｓ１１またはＳ１２−Ｓ１１の絶対値が大きい場合は垂直エッジを検出したと判断し、Ｓ１０−Ｓ１１およびＳ１２−Ｓ１１の絶対値が共に小さい場合は垂直エッジではないと判断する。
【００４１】
このように、第３の実施の形態による画質補正装置では、垂直エッジ検出を行い、ノイズ低減処理か垂直輪郭補正するかを選択するため、垂直エッジのある部分では垂直輪郭補正を行い、垂直エッジのない部分ではノイズ低減処理することができる。また、従来の装置に比べ、ラインメモリを２個削除することができるので、装置の回路規模を削減することができる。
【００４２】
なお、第１の実施の形態から第３の実施の形態では、フレーム巡回型フィルタによるノイズ低減処理の構成としたが、フレームメモリをフィールドメモリに置き換え、フィールド巡回型フィルタのノイズ低減処理としてもよい。
【００４３】
また、垂直輪郭補正の処理方法は、上下のラインを含む３ライン間での演算で垂直輪郭補正信号を求め、中央のラインに補正する処理の場合について述べたが、これに限らず、複数ラインを用いた演算で処理するようにしてもよい。
【００４４】
また、非線形処理部２、および非線形処理部３においては特性の一例を述べたが、これに限るものでない。
【００４５】
また、信号を２倍している乗算器は信号をビットシフトする構成で２倍しても良い。
【００４６】
なお、第３の実施の形態においては、垂直エッジ検出の判定方法の例として、ライン間の画素における差分値の絶対値を単にある閾値と比較して判定する場合について述べたが、無論、これに限るものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明に係る画質補正装置およびプログラムは、ノイズ低減に用いるフレームメモリを、垂直輪郭補正用の２ライン分の遅延用メモリとしても使用し、ノイズ低減処理した後に垂直方向の輪郭を補正する等により、回路規模を削減することができる効果を有するものであり、画質補正機能を有する装置などの用途に適用すれば、有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１の実施の形態による画質補正装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態による画質補正装置のフレームメモリ１の各入出力信号の位置関係を示す図である。
【図３】第１の実施の形態による画質補正装置の垂直輪郭補正処理部における各信号の波形を示す図である。
【図４】第１の実施の形態による画質補正装置のノイズ低減処理をする非線形処理部２の入出力の特性例を示す図である。
【図５】第２の実施の形態による画質補正装置の構成を示すブロック図である。
【図６】第２の実施の形態による画質補正装置の垂直輪郭強調の処理をする非線形処理部３の入出力の特性例を示す図である。
【図７】第３の実施の形態による画質補正装置の構成を示すブロック図である。
【図８】第３の実施の形態による画質補正装置の垂直エッジ検出手段１３の判定により、処理内容を選択するための図である。
【図９】第３の実施の形態による画質補正装置の垂直エッジ検出手段１３の判定条件を示す図である。
【図１０】従来例による画質補正装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４９】
１      フレームメモリ
２、３  非線形処理部
６      乗算器
７、９、１７  減算器
１１、１８    加算器
１３    垂直エッジ検出手段
４，５，８，１０，１２ ＳＷ
【図１】
2006319517.tif 000003
【図２】
2006319517.tif 000004
【図３】
2006319517.tif 000005
【図４】
2006319517.tif 000006
【図５】
2006319517.tif 000007
【図６】
2006319517.tif 000008
【図７】
2006319517.tif 000009
【図８】
2006319517.tif 000010
【図９】
2006319517.tif 000011
【図１０】
2006319517.tif 000012