(57)【要約】【課題】リンギングを強調することなく、かつ、ぼけ感のない輪郭補正装置を提供すること。【解決手段】映像信号が入力されると、水平エッジ検出手段１０１によってエッジの周辺を検出し、この値が大きいときすなわちエッジ部の周辺のときは、混合手段１０５により、水平の補正波の量が減りそれを打ち消すように垂直の補正波のゲインが大きくなる。以上説明したように本実施の形態では従来ではぼやけていたエッジ周辺の輪郭補正が可能な輪郭補正装置を提供することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像信号の水平方向のエッジの周辺部を検出する水平エッジ検出手段と、
前記映像信号の水平方向の輪郭を強調するための補正波を発生する水平輪郭補正波発生手段と、
前記映像信号の垂直方向の輪郭を強調するための補正波を発生する垂直輪郭補正波発生手段と、
前記水平輪郭補正波発生手段の出力と垂直輪郭補正波発生手段の出力とを受け取りそれらの混合比を前記水平エッジ検出手段の出力に応じて変更する混合手段と、
前期混合手段の出力と前期映像信号とを加算する加算器とを備えたことを特徴とする輪郭補正装置。
【請求項２】
前記垂直輪郭補正波発生手段は、垂直方向の高周波量検出手段と、ゲイン調整手段とから構成される請求項１記載の輪郭補正装置。
【請求項３】
映像信号の水平方向のエッジの周辺部を検出する水平エッジ検出手段と、
前記映像信号の水平方向の輪郭を強調するための補正波を発生する水平輪郭補正波発生手段と、
前記映像信号の垂直方向の輪郭を強調するための補正波を発生する垂直輪郭補正波発生手段と、
前記映像信号の垂直方向の高周波成分量を検出する垂直パターン検出手段と、
前記垂直パターン検出手段の出力に応じて前記垂直輪郭補正波発生手段の出力振幅を制御するゲイン制御手段と、
前記水平輪郭補正波発生手段の出力と前期ゲイン制御手段の出力とを受け取りそれらの混合比を前記水平エッジ検出手段の出力に応じて変更する混合手段と、
前期混合手段の出力と前期映像信号とを加算する加算器とを備えたことを特徴とする輪郭補正装置。
【請求項４】
映像信号のエッジ方向を検出するエッジ角度検出手段と、
前記エッジ方向よりフィルタ係数を発生する係数発生手段と、
前記映像信号の水平、垂直の２次元方向にある画素と前記フィルタ係数を対応させフィルタ処理を行い輪郭補正の補正波を生成する２Ｄ輪郭補正波発生手段と、
前期２Ｄ輪郭補正波発生手段の出力と前期映像信号とを加算する加算器とを備えた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】
本発明はテレビやＤＶＤ再生装置、ビデオカメラなどの映像機器に利用される輪郭補正装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来輪郭補正装置は撮像器や伝送路、記録媒体などを通して劣化し、不鮮明となった映像の輪郭を強調することで鮮明で好ましい映像を得る一手段として古くから使われてきた。しかし、伝送路の非線形性などにより輪郭の周辺にリンギングが生じたり、ＭＰＥＧのようなデジタル圧縮によるモスキートノイズが生じたりした場合も強調してしまい、好ましくない結果を得る場合もあった。
【０００３】
従来そのような問題に対する解決案として、振幅に応じて輪郭補正のゲインを切り換える手法（例えば、特許文献１に記載）や、振幅の前後で特性の異なるフィルタに切り換える手法（例えば、特許文献２に記載）があった。
【特許文献１】特開平４−８３４７７号公報
【特許文献２】特開平４−１３０８１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら従来の輪郭補正装置はエッジ周りの輪郭補正のゲインを弱める結果となり、他の部分と比較すると輪郭周辺がぼやけており、違和感のある画像となるという課題を有していた。また、ＭＰＥＧのようなデジタル的な圧縮アルゴリズムによるモスキートノイズは水平のみでなく垂直方向にも生じるためこのような場合に対応することはできないという課題を有していた。
【０００５】
本発明は前記従来の課題を解決するもので、水平輪郭補正時にエッジ周りで発生していたぼやけの改善を行う輪郭補正装置を提供することを目的とする。
【０００６】
また、水平、垂直のみでなく任意の角度のエッジにより発生するリンギングへの対応を行う輪郭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】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の輪郭補正装置は映像信号の水平方向のエッジの周辺部を検出する水平エッジ検出手段と、前記映像信号の水平方向の輪郭を強調するための補正波を発生する水平輪郭補正波発生手段と、前記映像信号の垂直方向の輪郭を強調するための補正波を発生する垂直輪郭補正波発生手段と、前記水平輪郭補正波発生手段の出力と垂直輪郭補正波発生手段の出力とを受け取りそれらの混合比を前記水平エッジ検出手段の出力に応じて変更する混合手段と、前期混合手段の出力と、前期映像信号とを加算する加算器とを有する。
【０００８】
本構成によって、映像信号のエッジ周辺を検出し、その振幅などのパラメータをもとに水平ゲインを下げることでリンギング強調度を下げ、リンギングのない垂直ゲインを上げることでぼやけた部分を補うため、従来ではぼやけていたエッジ周辺の輪郭補正ができる。
【０００９】
また、本発明の輪郭補正装置は前記垂直輪郭補正波発生手段において、垂直方向の高周波量検出手段と、ゲイン調整手段とを有したものである。
【００１０】
本構成によって、もし垂直方向の高周波成分が強ければ垂直方向の垂直輪郭補正を弱めることで、不自然な垂直方向の強調を抑制することが可能となる。
【００１１】
また、本発明の輪郭補正装置は映像信号のエッジ方向を検出するエッジ角度検出手段と、前記エッジ方向よりフィルタ係数を発生する係数発生手段と、前記映像信号の水平、垂直の２次元方向にある画素と前記フィルタ係数を対応させフィルタ処理を行い輪郭補正の補正波を生成する２Ｄ輪郭補正波発生手段と、前期２Ｄ輪郭補正波発生手段の出力と、前期映像信号とを加算する加算器とを有したものである。
【００１２】
本構成によって、任意の角度のリンギングに対応した輪郭補正装置を提供することが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の輪郭補正装置によれば、リンギングを抑えた輪郭補正映像の作成をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における輪郭補正装置のブロック図である。また、図２は水平エッジ検出手段１０１のブロック図である。また、図３は水平エッジ検出手段１０１の動作波形である。
【００１６】
図１において、水平エッジ検出手段１０１は、映像信号の水平方向のエッジの周辺部を検出する回路である。本回路の詳細については後述する。
【００１７】
水平輪郭補正波発生手段１０３は、前記映像信号の水平方向の輪郭を強調するための補正波を発生する回路である。通常ＦＩＲ型のバンドパスフィルタやハイパスフィルタを用いる。一例として３タップのデジタルフィルタで各タップの係数が−１、２、−１とする３タップのデジタルフィルタを用いる。
【００１８】
垂直輪郭補正波発生手段１０４は前記映像信号の垂直方向の輪郭を強調するための補正波を発生する回路である。ラインメモリを有し、各ライン間で前記したようにＦＩＲ型のバンドパスフィルタやハイパスフィルタを用いる。水平同様に３タップのデジタルフィルタで各タップの係数が−１、２、−１となっている３タップのデジタルフィルタが用いられる。
【００１９】
混合手段１０５は前記水平輪郭補正波発生手段の出力と垂直輪郭補正波発生手段の出力とを受け取りそれらの混合比を前記水平エッジ検出手段の出力に応じて変更する回路である。たとえば混合回路の一例として、水平補正波をＨＨ，垂直補正波をＨＶ、混合比をα（０≦α≦１）とすると、出力ＭはＭ＝ＨＨ＊（１−α）＋ＨＶ＊αと表現できる。本出力Ｍが輪郭の補正信号（補正波）となる。
【００２０】
加算器１０６は前記した補正波と入力映像信号とを加算し輪郭補正がなされた映像信号を出力する回路である。実装する際には、映像信号が所定のレンジに収まるようクリップ回路等が含まれる。
【００２１】
水平エッジ検出手段１０１について図２を用いて詳細を説明する。図２においてフィルタ１５１はリンギングが問題となる位置を検出するためのフィルタである。一例として水平輪郭補正波発生手段１０３のフィルタに３タップの−１，２−１のフィルタを用いた場合、輪郭強調結果に影響を与えないよう、中央の３タップの係数が０であるフィルタを用いると良い。具体的には、−１、−２、−１、０、０、０、１、２、１といった係数のＦＩＲ型フィルタを用いると良い。図３の（ｂ）にその応答のイメージを記載する。図３の（ａ）は本フィルタの入力信号である。このようにエッジからやや離れたところに応答が来るようにしてこの部分にリンギング抑制が効くようにする。
【００２２】
絶対値手段１５２は、図３（ｂ）の応答の絶対値をとる回路である。（図３（ｃ）参照）
かかる構成によれば、映像信号が入力されると、水平エッジ検出手段１０１によってエッジの周辺を検出し、この値が大きいときすなわちエッジ部の周辺のときは、混合手段１０５により、水平の補正波の量が減りそれを打ち消すように垂直の補正波のゲインが大きくなる。以上説明したように本実施の形態では従来ではぼやけていたエッジ周辺の輪郭補正が可能な輪郭補正装置を提供することができる。
【００２３】
よって、リンギングを抑えた輪郭補正映像の作成という有利な効果が得られる。
【００２４】
（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２における輪郭補正装置のブロック図である。図４において実施の形態１と同等の機能を持つものは同様の参照符号を付し説明は省略する。
【００２５】
図４において垂直パターン検出手段４０１は垂直方向の高周波成分量を検出する手段、ゲイン制御手段４０２は検出した垂直方向の高周波成分量が大きいと垂直輪郭補正波発生手段の出力を抑制する手段である。垂直パターン検出手段４０１の一例として、現信号と一ライン遅延信号との差分をＡ、一ライン遅延信号と二ライン遅延信号との差分をＢとし、Ａの絶対値とＢの絶対値の和を出力するようにするとよい。なお、前記したライン遅延信号は垂直パターン検出手段４０１中のラインメモリを用いてもよいことはいうまでもない。また差分を取る際に上述の例では、合計３ラインを記憶するラインメモリが必要となるがこれより多くてもよい。このようにして得られた出力は垂直方向の高周波成分量が多いときに大きな値を示す。
【００２６】
よって前記した垂直パターン検出手段４０１の出力が大きいとゲイン制御手段４０２により垂直輪郭補正波を弱めるので水平方向のリンギングを防止すると共に垂直の過補正という映像の不自然さのない輪郭補正装置を提供できる。
【００２７】
（実施の形態３）
図５は本発明の実施の形態３における輪郭補正装置のブロック図である。図５において実施の形態２と同等の機能を持つものは同様の参照符号を付し説明は省略する。
【００２８】
ＡＮＤ手段５０３は水平エッジ検出手段１０１の出力と垂直パターン検出手段４０１の論理積をとることで水平方向のリンギング領域のみ垂直輪郭の過補正を可能にしたものである。
【００２９】
よって前記した垂直パターン検出手段４０１の出力が大きいとゲイン制御手段４０２により垂直輪郭補正波をよわめるので水平方向のリンギングを防止すると共に垂直の過補正という映像の不自然さのない輪郭補正装置を提供できる。
【００３０】
（実施の形態４）
図６は本発明の実施の形態４における輪郭補正装置のブロック図である。また、図７はａ３３を着目画素としたときの周辺画素とエッジ角度検出手段６０１の動作を示した模式図である。なお、実施の形態１、２、３と同等の機能を持つものは同様の参照符号を付し説明は省略する。
【００３１】
図６において、エッジ角度検出手段６０１は着目画素近傍にエッジがあった場合最も強いエッジの方向を検出するものである。係数発生手段６０２はエッジ角度検出手段６０１の結果に応じて２Ｄ輪郭補正波発生手段６０３に渡す係数を生成するものである。２Ｄ輪郭補正波発生手段６０３は水平、垂直の２次元のトランスバーサルフィルタを構成しており受け取った係数に応じた任意の二次元フィルタ処理をすることが可能である。
【００３２】
図７において、ｉ、ｉｉ、ｉｉｉ、ｉｖはエッジ角度を検出する際に用いる検出方向をあらわしている。各画素間の差分の絶対値を比較することでどの方向のエッジが最も大きいかがわかる。エッジ角度検出手段６０１はｉにＡＮＧ１＝ＡＢＳ（ａ２２−ａ４４），  ｉｉにＡＮＧ２＝ＡＢＳ（ａ２３−ａ４３），  ｉｉｉにＡＮＧ３＝ＡＢＳ（ａ２４−ａ４２），  ｉｖにＡＮＧ４（ａ３４−ａ３２）が対応してそれぞれの値を出力する。たとえばＡＮＧ２  ＝  ３２，  ＡＮＧ４＝１０，  ＡＮＧ１＝８，  ＡＮＧ３＝２  といったデータを出力する。それと共に、着目点近傍エッジの方向も出力する。たとえば
ｉ  の方向ではＥＤＧ１  ＝  ＭＡＸ（  ＡＢＳ（ａ１１−ａ２２），  ＡＢＳ（ａ４４−ａ５５）  ）
ｉｉ  の方向ではＥＤＧ２  ＝  ＭＡＸ（  ＡＢＳ（ａ１３−ａ２３），  ＡＢＳ（ａ４３−ａ５３）  ）
ｉｉｉ  の方向ではＥＤＧ３  ＝  ＭＡＸ（  ＡＢＳ（ａ１５−ａ２４），  ＡＢＳ（ａ４２−ａ５１）  ）
ｉｖ  の方向ではＥＤＧ４  ＝  ＭＡＸ（  ＡＢＳ（ａ３４−ａ３５），  ＡＢＳ（ａ３１−ａ３２）  ）
のように求める。ここでＡＢＳ（ｘ）はｘの絶対値を、ＭＡＸ（ａ，ｂ）はａとｂの値の大きい方を出力する関数である。
【００３３】
係数発生手段６０２ではそれらデータ｛ＡＮＧ１，  ＡＮＧ２，  ＡＮＧ３，  ＡＮＧ４，  ＥＤＧ１，  ＥＤＧ２，  ＥＤＧ３，  ＥＤＧ４｝を受け取り、２Ｄ輪郭補正波発生手段６０３へ出力するフィルタ係数を生成する。たとえば先ほどの例では、ＡＮＧ２＞ＡＮＧ４＞ＡＮＧ１＞ＡＮＧ３であるので、ｉｉの角度のエッジが最も大きい。したがってこの方向の微分係数が最も大きくなるようにする。また、強い近傍エッジがある場合リンギングが生じている可能性があるためこの場合係数を弱くし９０度回った方向のエッジが強くなるように微分係数を生成する。このような係数の生成式の一例を説明する。係数ｂｎｍ  ＝  ｛ｂ１１，  ｂ１２，  ｂ１３，  ｂ２１，  ｂ２２，  ｂ２３，  ｂ３１，  ｂ３２，  ｂ３３｝は、
ｂ１１  ＝  −β１，  ｂ３３  ＝  −β１
ｂ１２  ＝  −β２，  ｂ３２  ＝  −β２
ｂ１３  ＝  −β３，  ｂ３１  ＝  −β３
ｂ２１  ＝  −β４，  ｂ２１  ＝  −β４
ｂ２２  ＝  −２＊（β１＋β２＋β３＋β４）
β１＝  ＡＮＧ１＋ＥＤＧ３／（ＡＮＧＡ＋ＥＤＧＡ）
β２＝  ＡＮＧ２＋ＥＤＧ４／（ＡＮＧＡ＋ＥＤＧＡ）
β３＝  ＡＮＧ３＋ＥＤＧ１／（ＡＮＧＡ＋ＥＤＧＡ）
β４＝  ＡＮＧ４＋ＥＤＧ２／（ＡＮＧＡ＋ＥＤＧＡ）
ただし、ＡＮＧＡ  ＝  ＡＮＧ１＋ＡＮＧ２＋ＡＮＧ３＋ＡＮＧ４，  ＥＤＧＡ  ＝  ＥＤＧ１＋ＥＤＧ２＋ＥＤＧ３＋ＥＤＧ３＋ＥＤＧ４
というように角度検出結果ＡＮＧと近傍エッジ検出結果ＥＤＧを９０度まわしたもので重み付けを行えばよい。
【００３４】
図８は２Ｄ輪郭補正波発生手段６０３の演算を示した模式図であり、係数ｂ１１，  ｂ１２，  ｂ１３，  ｂ２１，  ｂ２２，  ｂ２３，  ｂ３１，  ｂ３２，  ｂ３３を受け取りぞれぞれ対応する画素と係数の積を求め、定数Ｃで割った値を求める。式で表すと次のようになる。
【００３５】
ｄ１１＝ａ１１＊ｂ１１，  ｄ１２＝ａ１２＊ｂ１２／Ｃ，  ｄ１３＝ａ１３＊ｂ１３／Ｃ
ｄ２１＝ａ２１＊ｂ２１／Ｃ，  ｄ２２＝ａ２２＊ｂ２２／Ｃ，  ｄ２３＝ａ２３＊ｂ２３／Ｃ
ｄ３１＝ａ３１＊ｂ３１／Ｃ，  ｄ３２＝ａ３２＊ｂ３２／Ｃ，  ｄ３３＝ａ３３＊ｂ３３／Ｃ
なお、定数Ｃはｂ１１  ＋  ｂ１２  ＋  ｂ１３  ＋  ｂ２１  ＋  ｂ２２  ＋  ｂ２３  ＋  ｂ３１  ＋  ｂ３２  ＋  ｂ３３で求める。以上よりトランスバーサルフィルタであるので、着目画素ａ２２に対応する２Ｄ輪郭補正波発生手段６０３の出力ｏｕｔは、
ｏｕｔ  ＝  ｄ１１  ＋  ｄ１２  ＋  ｄ１３  ＋  ｄ２１  ＋  ｄ２２  ＋  ｄ２３  ＋  ｄ３１  ＋  ｄ３２  ＋  ｄ３３
となる。
【００３６】
以上説明したようにかかる構成によれば最もエッジの大きい方向にフィルタリングを行うとともに、近接エッジの方向によらず任意の角度のリンギングを抑制することができる。
【００３７】
したがって、エッジ周りにもリンギングの無い、輪郭補正された画像を作成できるという有利な効果が得られる。
【００３８】
なお、エッジ検出前にＬＰＦを使用することでノイズの影響を軽減し検出精度のアップが図れることは言うまでもない。さらに、コアリングを併用することにより、ノイズの影響を低減できることは言うまでもない。
【００３９】
また、フィルタ処理は線形な畳み込み演算を用いているが、非線形な処理を含ませてもいいことはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明にかかる輪郭補正装置は、リンギングを低減しながら輪郭強調ができるのでテレビやビデオプレーヤー、ＤＶＤプレーヤー等の映像表示機器の輪郭補正装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態１におけるブロック図
【図２】水平エッジ検出手段１０１のブロック図
【図３】水平エッジ検出手段１０１の動作波形図
【図４】本発明の実施の形態２におけるブロック図
【図５】本発明の実施の形態３におけるブロック図
【図６】本発明の実施の形態４におけるブロック図
【図７】角度検出手段６０１の動作を示した模式図
【図８】２Ｄ輪郭補正波発生手段６０３の演算を示した模式図
【符号の説明】
【００４２】
１０１    水平エッジ検出手段
１０３    水平輪郭補正波発生手段
１０４    垂直輪郭補正波発生手段
１０５    混合手段
１０６    加算器
１５１    フィルタ
１５２    絶対値手段
４０１    垂直パターン検出手段
４０２    ゲイン制御手段
５０３    ＡＮＤ手段
６０１    エッジ角度検出手段
６０２    係数発生手段
６０３    ２Ｄ輪郭補正波発生手段
【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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【図８】
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