(57)【要約】【課題】符号付数値である輪郭強調信号を、符号ビットと絶対値で表現し、ビット単位の変動量を低減させることで、装置の消費電力を削減する。【解決手段】輝度信号１０に対してＢＰＦ１００の出力１１は、２の補数表現による符号付数値であり、変換回路１０２を通して符号ビットと絶対値に変換される。符号ビットと絶対値による表現で、ゲイン調整などの処理を行い、映像信号１０に加算前に逆変換回路１０４を通して、２の補数表現に戻す。上記のように、符号ビットと絶対値で表現することにより、正から負、または負から正という変化でのビット変動量が、２の補数表現よりも少なくなり、装置の消費電力削減が可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像信号の輪郭を補正する輪郭補正装置において、入力信号の高周波成分を抽出するフィルタ手段と、前記フィルタ手段の出力に対してクリップ処理を施すクリップ回路と、前記クリップ回路出力であり２の補数で表現される信号を符号ビットと絶対値表現に変換する変換回路と、前記変換回路出力に対して信号調整を施す調整手段と、前記調整手段出力であり符号ビットと絶対値で表現される信号を２の補数表現に変換する逆変換回路と、前記フィルタ手段と前記調整手段とで生じた遅延を補償する遅延素子と、前記遅延素子と前記逆変換回路の出力を加算する加算手段とを備え、前記加算手段の出力を輪郭補正信号として出力することを特徴とする輪郭補正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はデジタル電子映像データの輪郭を強調する輪郭補正装置および装置の消費電力削減方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラでは高解像度の画像を提供することが要求されており、解像度が高くなるように映像の輪郭を強調している。
【０００３】
また、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラでは長時間の連続使用を可能にすることが要求されており、機器の消費電力を削減するためにさまざまな仕組みが利用されている。
【０００４】
従来の輪郭補正装置の例を図７に示す。
【０００５】
映像信号９０のＢＰＦ（Ｂａｎｄ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）９００出力である信号９１は２の補数で表現される符号付数値の輪郭強調信号である。信号９１は調整手段９０３に入力され、ゲイン調整処理、小振幅ノイズ除去処理の後、遅延素子９０６と遅延素子９０７によって映像信号９０が２画素分遅延された信号９８に加算され、輪郭強調された映像信号９６を得る。
【０００６】
調整手段９０３内部において、ゲイン調整処理、小振幅ノイズ除去処理は２の補数で表現される符号付数値として処理される。
輪郭強調信号９１はノイズ成分を含む高周波の符号付信号であるため、絶対値の小さい範囲で、激しく符号の正負が変化をする。
【０００７】
【表１】
2005184310.tif 000003
【０００８】
（表１）に示したのは、８ビット２の補数表現における、ビット変動量であり、８ビットの信号が１０進数で−１から１に変化する場合に、２進数での値の変化とその際に７ビットのビット変動が発生していることを表している。２の補数表現では、値が正数から負数、または負数から正数という変化をする場合にビット変動量が大きくなることを示している。
【０００９】
デジタル信号処理装置においては、ビットが１から０、または０から１と変動する際に電力を消費する。絶対値の小さい範囲で激しく符号が変化する場合、２の補数表現ではビット単位の変動量が大きくなり、装置の消費電力が増加する。
【特許文献１】特開２００３−１０２０２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記した従来の輪郭補正装置においては、輪郭強調信号９１は２の補数で表現されている。輪郭強調信号９１はノイズ成分を含む高周波の符号付信号であるため、絶対値の小さい範囲で激しく符号の正負が変化し、２の補数表現ではビット単位の変動量が大きくなり、輪郭補正装置の消費電力が増加する。
【００１１】
本発明で解決しようとする課題は、輪郭強調信号を２の補数で表現することによって、ビット単位の変動量が大きくなり、輪郭補正装置の消費電力が増加する点である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、映像信号のＢＰＦ出力である輪郭強調信号を、変換回路を通すことで、２の補数表現から、符号ビットと絶対値表現に変換し、調整手段を通してゲイン調整処理、小振幅ノイズ除去処理を施した後、逆変換回路を通じて２の補数表現に戻し、映像信号に加算することで、輪郭強調信号のビット単位での変動量を小さくすることを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、輪郭補正装置の消費電力を削減できるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
輪郭補正装置の消費電力を削減するために、変換回路を通すことで符号付信号を２の補数から符号ビットと絶対値表現とに変換し、調整手段を通した後、逆変換回路を通して符号ビットと絶対値表現を２の補数表現に変換することで、調整手段でのビット変動量を低減し消費電力の削減を実現した。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施例１における輪郭補正装置のブロック図を示す。
図１に示したブロック図は、順次１画素ずつ入力される映像信号１０と、ＢＰＦ１００と、クリップ回路１０１と、変換回路１０２と、調整手段１０３と、逆変換回路１０４と、信号１０を１画素分遅延させる遅延素子１０６と、遅延素子１０６出力信号を１画素分遅延させる遅延素子１０７と、遅延素子１０７出力と逆変換回路１０４出力とを加算する加算器１０５とから構成される。
【００１６】
図１に示した本実施例の構成において、変換回路１０２の出力信号１３から調整手段１０３の出力信号１４までが、輪郭強調信号が符号ビットと絶対値で表現される。
【００１７】
図５がＢＰＦ１００のブロック図である。ＢＰＦ１００は映像信号１０の変化点を検出し２の補数で表現される輪郭強調信号１１を出力する。図５において、遅延素子５００と遅延素子５０１は、信号を１画素分遅延させる素子である。映像信号１０の任意の画素Ａと、Ａの１画素前の画素Ｂと、Ｂの１画素前の画素Ｃについて、数式１の演算を行い、画素Ｂに対する輪郭強調信号Ｄを算出し、信号１１として、２の補数で表現される値を出力する。
【００１８】
Ｄ  ＝  ２＊Ｂ  −（Ａ＋Ｃ）  ・・・（数１）
図４がクリップ回路１０１のブロック図である。クリップ回路１０１は２の補数で表現される輪郭強調信号１１が負数かつ最大の絶対値をとる場合すなわち符号を示す最上位のビットのみ１であり、かつそれ以外のビットが０である場合には輪郭強調信号１１に対して１を加算した値を信号１２として出力し、それ以外の場合に輪郭強調信号１１をそのまま信号１２として出力するクリップ回路である。
【００１９】
図４に示したクリップ回路の説明およびクリップ回路の必要性については、説明の便宜上、後述する。
【００２０】
図２が変換回路１０２のブロック図である。変換回路１０２は、２の補数で表現される信号１２を、符号ビットと絶対値とで表現される信号１３に変換して出力する変換回路である。変換回路１０２は、信号１２≧０である場合は、信号１２と等価な値を信号１３として出力し、信号１２＜０である場合は、信号１３の最上位ビットに１を出力し、信号１３の最上位ビット以外のビットには信号１２の絶対値に相当する値を出力する。
【００２１】
調整手段１０３内部では、符号ビットと絶対値とで表現される信号１３に対して、符号ビットと絶対値による表現のまま、ゲイン調整処理と小振幅ノイズ除去処理とを行い、符号ビットと絶対値とで表現される信号１４を出力する。
【００２２】
図３は逆変換回路１０４のブロック図であり、符号ビットと絶対値とで表現される信号１４を、２の補数で表現される信号１５に変換して出力する回路である。
図１で示した加算器１０５は、２の補数で表現される逆変換回路１０４の出力信号１５と、映像信号１０を１画素分遅延させた信号１７とを加算し、輪郭強調された映像信号１６を出力する加算器である。
【００２３】
ここでクリップ回路１０１の必要性を説明する。
【００２４】
【表２】
2005184310.tif 000004
【００２５】
【表３】
2005184310.tif 000005
【００２６】
（表２）に示したのは、クリップ回路１０１なしの場合における８ビット信号の変換動作であり、表２は、表２において２の補数表現の欄で示した値が変換回路を通じて符号ビットと絶対値表現に変換され、表２において符号ビットと絶対値表現の欄で示した値に変換されることを示している。−１２８の入力信号は２の補数表現では２進数で１０００００００と表現される。符号ビットが１である場合、符号ビットと絶対値表現では、符号ビットは１となり、符号ビット以外のビットは、符号ビット以外のビットを反転した信号に１を加えて絶対量とする。そのため２の補数表現において、８ビット２進数で１０００００００と表現される値は、符号ビットと絶対値表現でも１０００００００と表現される。符号ビットと絶対値表現で、８ビット２進数１０００００００という値は符号ビット以外のビットで表現される絶対値が０となり、変換回路１０２の後段に配した調整手段１０３内部において、８ビット２進数００００００００が入力された場合と等しく処理されるために、正常な動作が得られない。
【００２７】
これは、２の補数表現の８ビット信号では正数で絶対値最大となる値が＋１２７であるのに対して、負数で絶対値最大となる値が−１２８であるというように、２の補数で表現可能な数値は負数の方が同一のビット数で表現可能な正数に比べて絶対値で１だけ大きいということの対策を施していないことが原因である。
【００２８】
この現象を回避するためにクリップ回路が必要になる。以下に、クリップ回路１０１の動作を説明する。
【００２９】
図４に示したクリップ回路において信号１１は、信号１１の最上位ビットである符号ビット４１と、信号１１の最上位以外のビットからなる信号４２に分割される。論理和４０１は信号４２の全てのビットが０である場合に信号４３に０を出力し、信号４２の全ビットのうちいずれか一つでも１である場合に信号４３に１を出力する。論理否定４０２は信号４３を反転して信号４４に出力する。論理積４０３は符号ビット４１と信号４４の論理積を信号４５に出力する。信号１１が負数かつ絶対値が最大の数値である場合は、論理積４０３の出力信号４５が１となる。固定値出力４０４は最上位ビットと最下位ビットのみ１で、それ以外のビットは０となる固定値を信号４６として出力する。例えば８ビットの信号であれば、信号４６の値は２進数で１００００００１となる。セレクタ４０５は信号４５を選択制御信号とする２入力１出力セレクタで、信号４５が１の場合には信号４６を信号１２に出力し、信号４５が０の場合は、信号１２に信号１１を出力する。
【００３０】
信号１１が正数である場合と、信号１１が０である場合と、信号１１が負数であり、かつ絶対値が最大ではない場合は、論理積４０３の出力信号４５が０となり、セレクタ４０５で信号１１が選択され、信号１２に出力される。
【００３１】
（表３）に示したのは、クリップ回路１０１ありの場合における８ビット信号の変換動作である。８ビット２進数２の補数表現で１０００００００と表現される−１２８の信号は、クリップ回路１０１出力では２進数で１００００００１という値をとる。これはクリップ回路入力で−１２８であった信号がクリップされて−１２７になっていることを示す。８ビット２進数２の補数表現で１００００００１という値は変換回路１０２によって、符号ビットと絶対値表現では２進数で１１１１１１１１という値になる。これは絶対値が１２７となり、変換回路１０２の後段に配した調整手段１０３内部において、−１２７という意味で処理され、正常な動作が得られる。
【００３２】
【表４】
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【００３３】
【表５】
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【００３４】
（表４）は、２の補数表現で処理を行った場合の、信号変化に対するビット変動量と電力消費量を示した表であり、図７で示した従来の輪郭補正装置の動作に相当し、ＢＰＦ１００出力から、調整手段１０３の出力まで、各処理の出力が８ビット信号で、かつ値が１、−１、１、−１、１と変化した場合のビット変動の様子を２進数で示している。２の補数表現では信号が１から−１、または−１から１へと変動する際に、それぞれ７ビットの信号が変動することがわかる。（表４）における回路規模の項目はクリップ回路の回路規模を１とした場合の目安を示しており、例えば乗算出力の欄の１０という値は乗算器の回路規模がクリップ回路の回路規模と比較して１０倍に相当することを意味している。（表４）における電力消費量の項目はビット変動量に回路規模を乗じた値で、電力消費量の目安を示している。
【００３５】
（表５）は、符号ビットと絶対値表現で処理を行った場合の、信号変化に対するビット変動量と電力消費量を示した表であり、図１に示した本発明の動作に相当し、ＢＰＦ出力からクリップ回路、変換回路、調整手段を経て、逆変換回路出力まで、各処理の出力が８ビット信号で、かつ値が１、−１、１、−１、１と変化した場合のビット変動の様子を２進数で示している。符号ビットと絶対値とで表現したことにより、信号が１からー１、またはー１から１へと変動する際に、それぞれ１ビットの信号が変動していることがわかる。
【００３６】
（表４）と（表５）に示したとおり、調整手段１０３内部においては、２の補数表現で処理を行うよりも符号ビットと絶対値表現で処理を行った方がビット変動量を抑えられていることがわかる。
【００３７】
ここで調整手段１０３内部には、乗算器によって実現されるゲイン調整処理と、減算器によって実現される小振幅ノイズ除去処理とがあり、これら調整手段１０３内部の各処理が必要とする回路規模は、クリップ回路１０１、変換回路１０２、逆変換回路１０４に対して十分大きい。回路規模比では、クリップ回路１０１と、変換回路１０２と逆変換回路１０４とをあわせた回路規模を１とした場合、調整手段１０３の回路規模は３倍から４倍程度になる。
【００３８】
一般的に、デジタル信号処理装置においては、回路規模が大きいほど、単一のビットが変動することで消費する電力は大きくなるため、調整手段１０３内部でのビット変動量を抑えることは、電力削減に大きく効果を発揮する。その電力削減効果は、２の補数表現で処理を行っていた従来の実施例からクリップ回路１０１と、変換回路１０２と、逆変換回路１０４とが増加したことによる電力増加を無視できるほど十分大きい。（表４）、（表５）に示したように、回路規模を考慮した場合、２の補数表現で処理する場合に比べて、符号ビットと絶対値表現で処理した場合に調整手段内部で電力消費量が大きく削減可能であり、輪郭補正装置全体の電力消費量合計でも電力削減可能であることがわかる。
【００３９】
また、（表４）、（表５）では８ビットの輪郭強調信号が±１で変動する例を示したが、実際の輪郭補正装置においても、例えば４０ｄＢの映像信号の場合、ＢＰＦの８ビット出力の大半は±２程度がノイズ成分として出力される。既に述べたとおり、ＢＰＦ出力は映像信号中の高周波成分であり、輪郭強調信号とノイズとから構成される。物体の輪郭部を表現する映像信号ではＢＰＦ出力である高周波成分は輪郭強調信号が支配的で絶対値の大きい値となり、２の補数表現でも、符号ビットと絶対値表現でも、ビットの変動量は大きくなる。しかし、物体の輪郭部以外を表現する映像信号ではＢＰＦ出力である高周波成分は、ノイズが支配的で上述のとおり絶対値の小さい値となる。
【００４０】
本発明は、絶対値の小さいデジタル高周波信号のビット変動量を抑えることで、輪郭補正装置の消費電力を削減している。
【００４１】
さらに（表４）と（表５）に示した例では、映像信号のＢＰＦ出力として５画素分のデータしか示していないが、実際の映像信号としては、大量の画素データを処理するため、２の補数表現で処理する場合と比較して、符号ビットと絶対値表現で処理する場合では、ビット変動量は相対的により少なくなり、消費電力は相対的により低くなる。
【００４２】
なお、以上の実施例中、（表４）、（表５）において符号付８ビット信号の例を示したが、信号のビット数は８ビットに限定されない。
【００４３】
また、以上の実施例中、図１におけるＢＰＦ１００は数式１の演算を行う事を示したが、演算内容は数式１に限定されず、図１における映像信号１０の輪郭成分を強調し、２の補数で表現される符号付信号が出力される数式の演算を行うＢＰＦであればよい。
【００４４】
また、図１において、映像信号１０がＢＰＦを通らない経路、すなわち、遅延素子１０６と遅延素子１０７とを通る経路において、映像信号に対しては処理を施していないが、図６に示したように、映像信号に対しても専用の調整手段を通して階調補正などの処理を行う場合もある。その場合、図６において調整手段７０４と示した調整手段内部の処理に対する遅延調整を図６の調整手段７０３で行うことになり、図６の調整手段７０３は、図１の調整手段１０３よりも内部の処理が多段化し、本発明による電力削減効果がより大きくあらわれる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
２の補数表現で処理する装置を符号ビットと絶対値表現で処理することにより、加算および乗算の回路構成において、符号ビットを保持し絶対値部の演算のみで処理可能であるので、２の補数表現で演算する場合と比較して符号ビットに相当する１ビット分の回路規模削減が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施例１における輪郭補正装置のブロック図
【図２】本発明の実施例１における変換回路のブロック図
【図３】本発明の実施例１における逆変換回路のブロック図
【図４】本発明の実施例１におけるクリップ回路のブロック図
【図５】本発明の実施例１におけるＢＰＦのブロック図
【図６】本発明の実施例１における輪郭補正装置の遅延素子を調整手段に置き換えた場合のブロック図
【図７】従来の輪郭補正装置のブロック図
【符号の説明】
【００４７】
１００    フィルタ手段
１０１    クリップ回路
１０２    変換回路
１０３    調整手段
１０４    逆変換回路
１０５    加算手段
１０６    遅延素子
１０７    遅延素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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