JP2523373B2 - 動き適応型輝度信号色信号分離装置 - Google Patents

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、複合カラーテレビジョン信号から輝度信号と色
信号とを分離して取出す輝度信号色信号分離装置に関す
る。

〔従来の技術〕

現在、テレビ放送等で一般に使われているカラーテレ
ビジョン標準方式は輝度信号成分と色信号成分とが周波
数多重化された複合信号となっている。そのため、カラ
ーテレビジョン受像機等では、複合信号から輝度信号と
色信号とを分離して取出す必要がある。

そのため、輝度信号と色信号とをより正確に分離する
種々の手法が開発されているが、この種の装置として、
従来、画像が静止画か動画によって分離処理の異なる動
き適応型輝度信号色信号分離装置がある。これは、画像
が静止のときにはフレーム間で時間軸方向の処理を行
い、動いている所ではフィールド内で空間（垂直軸、水
平軸）処理を行うという動き適応型の処理を行うもの
で、精度の高い分離が可能となる。

その例として、特開昭61−274493号公報に記載されて
いる「デジタルデコーダー」がある。これは動画におけ
るフィールド内処理が画像の空間（２次元）的な状態に
より適応型に変えられ、動画でも輝度信号と色信号との
比較的良好な分離が行なえるようにしたものである。

ところで、この従来の動き適応型輝度信号色信号分離
装置でフィールド内適応処理を行った場合、動きによる
制御はフレーム間処理の出力とフィールド内処理の出力
とを混合して出力を得る形となっている。この場合、フ
レーム間処理は完全に静止の状態に合せてフィルタの設
定を行い、一方、フィールド内処理は完全に動きの状態
でフィールド内処理のみが出力される状態に合せてフィ
ルタの設定を行うことになる。そして、フレーム間処理
では空間フィルタの色信号の通過帯域幅はかなり広めに
設定することにより、ドット妨害をなくし、色信号の帯
域幅も広くできる。一方フィールド内処理では色信号の
帯域幅はある程度狭くして、クロスカラーの発生や輝度
信号の解像度の低下を抑える。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、このようなフィルタ設定は、完全に静止状態
や動き状態では理想的な処理となるが、その中間状態で
は必ずしも適切な処理とはならなかった。つまり、画像
信号のスペクトラムは静止状態では時間軸の低い部分
に、動き状態では空間軸で低い方に集中しやすくなる
が、そのどちらとも明確に判定できない中間状態ではス
ペクトルが広がりやすく、前記したフィルタ設定ではク
ロストークや解像度低下が発生しやすくなっている。

そこで、本発明の発明者は、かかる問題点を解決する
動き適応型輝度信号色信号分離装置を開発し、本願の出
願人により特願昭62−336121号として特許出願してい
る。

このものは、空間BPFの帯域幅を画像の２次元的な形
状と動きの程度により細かく変えるようにすることで、
静止状態・動き状態の明確な区別が付かない中間状態に
おける高精度な分離が図れるものである。

ところが、この特願昭62−336121号の装置は、時間方
向フィルタの特性が動き情報により制御され、画像が動
くと画像の空間的形状に関係なくフィールド内分離処理
に切換えられる。このため、画像の空間的斜め成分が多
く輝度信号と色信号とが空間的に見て混在している場
合、空間的な処理だけでは適切な分離が困難で、ドット
妨害やクロスカラーなどのクロストークが発生しがちで
ある。

本発明は、この点に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、画像の動きによる制御だけでなく空間
変化検出による時間方向フィルタの制御によってもクロ
ストークの発生を少なくし、より高精度な分離を達成す
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の動き適応型輝度信号色信号分離装置は、動き
検出がある程度されていても、画像の空間的斜め成分が
多いときには、時間方向のフィルタ手段をより多く使っ
て分離するようにしたもので、換言すれば時間方向フィ
ルタ手段は垂直及び水平方向の変化検出によっても制御
され、垂直水平共に検出信号が大きい場合には、同じ動
き検出量でも時間方向通過帯域が狭くなるようにしたも
のである。

〔作 用〕

まず、画像の斜め成分が多いと、垂直変化信号と水平
変化信号との両方が大きな値となり、これに伴って分離
フィルタ出力における時間方向フィルタ出力の含まれる
割合いが高くなり、時間方向フィルタ出力がより多く用
いられるようになる。

一方、動きが激しく、動き検出信号が最大値になるよ
うな場合、空間変化が制御に関係しないこととなるた
め、時間方向フィルタは使われず、動きによるボケやク
ロストークの増加は起こらない。また、平坦部や縦また
は横のエッジなどでも、従来通りの特性となり広範囲の
ドット妨害などが発生する心配はない。

〔実施例〕

以下に本発明の実施例について図面を参照しつつ説明
する。

第１図は本発明の一実施例に係る動き適応型輝度信号
色信号分離装置のブロック図である。

この図において、10は複合信号入力端子、12は遅延補
償回路、18は減算器、30は輝度信号出力端子であり、こ
れらは大略、輝度信号抽出系を構成するものである。入
力端子10には図示しないA/D変換器によりディジタル化
された複合カラーテレビジョン信号が入力され、遅延回
路12は、その複合カラーテレビジョン信号を後述する色
信号抽出系の処理による色信号の遅れに合せて遅延させ
るもので、これにより両者の時間関係を一致させるよう
にしたものである。減算器18においては、この遅延補償
回路12からの複合カラーテレビジョン信号から色信号抽
出系で取出された色信号を差引いて輝度信号のみが取出
されるようになっており、この減算器18の出力が輝度信
号出力端子30から輝度信号の分離出力として後続の系に
送出されるものである。

次に、かかる色信号抽出系について説明する。

13は時間方向バンドパスフィルタ（BPF）である。こ
の時間方向BPF13には入力端子10からの複合カラーテレ
ビジョン信号が入力され、ここで色信号の存在する時間
帯域を通過させるものである。

14は可変垂直BPF、17は減算器、19は乗算器、21は加
算器、16は可変水平BPF、32は色信号出力端子であり、
可変垂直BPF14には入力端子10からの複合カラーテレビ
ジョン信号が入力されている。この可変垂直BPF14は、
垂直方向で色信号に対する帯域幅を持ち、この帯域幅は
垂直制御信号Svにより可変とされている。この可変垂直
BPF14の出力は減算器17において時間方向BPF13の出力が
差引かれる。この減算器17の出力は乗算器19において時
間制御信号Stとの積が取られ、その後、加算器21で時間
方向BPF21の出力と加算されて可変水平BPF16に供給され
る。可変水平BPF16は水平方向で色信号に対する通過帯
域幅を持ち、この帯域幅は水平制御信号Shにより可変と
されるものである。この可変水平BPF16の出力が色信号
分離出力として輝度信号系の減算器18に与えられるとと
もに、色信号出力端子32から後続の系に送出されるよう
になっている。

制御信号Sv,St,Shは“0"〜“1"の値を取るもので、後
述の制御信号発生回路により調整されるものである。可
変垂直BPF14及び可変水平BPF16の通過帯域は各々制御信
号Sv,Shが“1"のとき最も狭く、“0"のとき最も広くな
るものである。また、上述のように時間方向BPF13の出
力は乗算器19を挟んで配置された減算器17のマイナス端
子と加算器21とに与えられており、乗算器19に供給され
る時間制御信号Stが１である場合、減算器17への入力と
加算器21への入力とで相殺されて、この時間方向BPF13
の出力は影響がなくなり、“0"のときは減算器17へ入力
された分、即ち差引かれる分が無効になるから時間方向
BPF13の出力が最大限に用いられることとなる。

このような制御信号Stが“0"〜“1"の間で連続的に変
えられることにより、減算器17、乗算器19、加算器21に
おいてBPF13,14の出力の混合率が変えられ、画像の状態
に応じた色信号の抽出制御がなされる。

11は動き検出回路、20は垂直変化検出回路、22は水平
変化検出回路、26は制御信号発生回路である。３つの検
出回路11,20,22はそれぞれ画像信号の３次元の変化に対
応し、動き検出では時間方向の変化であるフレーム間差
を、垂直変化検出では垂直方向の変化であるライン差
を、水平変化検出では水平方向の変化であるサンプル差
を基に処理される。制御信号発生回路26では、それらの
出力である動き検出信号Fm、垂直変化信号Fv、水平変化
信号Fhにより上記制御信号Sv,Sh,Stを作るようになって
いる。

動き検出回路11はフレームメモリを有し、画像の同一
画素の２つの連続するフレーム間での差分をとることに
より画像の動きを検出するものである。その出力である
動き検出信号はFmは0"〜“1"の値を取るもので、静止の
ときに“0"、最も激しい動きのとき“1"となり、その中
間が動きの程度により変わるものである。なお、この動
き検出については、本出願人による特願昭62−336121号
において詳細に述べられている。

垂直変化検出回路20は１フィールドの画像における垂
直方向の（ライン間での）画素の変化を検出するもので
あり、水平変化検出回路22は１フィールドの画像におけ
る水平方向の（サンプル間での）画素の変化を検出する
ものである。このような検出を行う場合、コンポジット
カラー信号は色信号が多重されており、色信号の直流成
分である色副搬送波を検出しないようにする必要があ
る。かかる変化の検出のために、例えばNTSC方式の信号
においては、コンポジットカラー信号を色副搬送波の４
倍の周波数でサンプルした画素間において差分を取る
際、色副搬送波を打消すように減算することとなる。な
お、この詳細な内容については、本出願人による特願昭
62−320965号で詳細に述べられている。

制御信号発生回路26は第２図に示すように構成されて
いる。この図において、制御信号Sv,Shについては特願
昭62−336121号と同じであり、本発明において特徴とな
るところは制御信号Stの発生部分であり、特願昭62−33
6121号では乗算器19への制御信号として動き検出信号Fm
がそのまま使われていたが、本手法ではそれに加えて垂
直変化信号Fv及び水平変化信号Fhも用いられる。

まず、入力端子42,44からそれぞれ入力された垂直変
化信号Fv及び水平変化信号Fhは制御信号発生回路24に入
力されると共に乗算器46で乗算値Fv×Fhを得る。制御信
号発生部24はテーブルROMであり、垂直変化信号Fvまた
は水平変化信号Fhによる例えば４ビットのアドレス指定
により、動きによる制御を受ける前の仮垂直制御信号S
v′と仮水平制御信号Sh′とが出力される。次に、同じ
く４ビット程度の動き検出信号Fmが乗算器23,25でそれ
ぞれ掛けられることにより、画像が静止に近く、動き検
出信号Fmの値が小さい場合に、制御信号Sv,Shの値が小
さくなる。この制御信号Sv,Shが上述したようにBPF14,1
6に入力され、その帯域が広くなるように制御される。

一方、入力端子40から入力された動き検出信号Fmは二
乗器48に通されてFm²を得る。このFm²とFmとは減算器5
0、乗算器52、加算器54で第１図の減算器17、乗算器1
9、加算器21と同様な動作により乗算器46の出力であるF
v×Fhで可変混合される。ここで、Fv×Fhが“0"ならFm
が制御信号Stとして出力され、Fv×Fhが“1"ならFm²が
制御信号Stとして出力され、Fv×Fhが“0"と“1"との間
の場合には中間の値が出力されるもので、その様子は第
３図に示すようなものとなる。

この図に示すように、Fv×Fhの値が大きいと制御信号
StはFm²に近くなって値が小さくなる。BPF13,14,16出力
の混合は、制御信号Stが小さいほど時間方向BPF13出力
の混合率が多くなる。ここで、Fv×FhはFv,Fhの片方だ
けがいくら大きくても、他方と乗算されるため大きな値
にならず、両者が大きい場合のみ大きな値となる。これ
により、目的とする処理が達成されるもので、即ち、動
きがある場合でも、画像の空間的斜め成分が多い場合、
動き検出信号Fmの値を強制的に小さくし、時間方向BPF1
3の出力が多く用いられるようになり、ドット妨害やク
ロスカラーなどのクロストークを防止することができる
こととなる。

また、制御信号発生回路26は４ビットの乗算器３個
（二乗器は乗算器と同等）と４ビットの加減算器２個程
度の増加であり、他の回路規模と比較して簡単である。
制御信号発生にテーブルROMを用いる場合には、時間制
御信号をROMから出力するようにするために、４ビット
×4096（16kビット）のROMが追加されるだけである。

以上一実施例について説明したが、本発明は、この実
施例に限定されるものではない。

すなわち、まず、上記実施例の装置では、色信号抽出
系においてフィルタにより分離した色信号を複合信号か
ら引くことによって輝度信号を得るようになっている
が、フィルタ手段を輝度信号・色信号の各抽出系につき
別々に設けて、各系独自に分離出力を得るようにした装
置にも適応可能である。

また、上記実施例においては、動き検出信号そのもの
と、この動き検出信号の二乗値とを設け、これらの混合
により時間制御信号を得るようにし、空間斜め方向の変
化の度合いにより、それらの混合比を変えることで、時
間制御信号の値を制御するようになっているが、各種動
き検出信号値、水平方向・垂直方向の検出信号の乗算値
に応じた各種時間制御信号値をメモリにプリセットして
おき、それら動き検出信号値、水平方向・垂直方向の検
出信号の乗算値によりこのメモリをアクセスし、そのプ
リセットデータを読出すことにより時間制御信号を発生
させるようにしても良いものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、垂直変化検出信
号及び水平変化検出信号が共に大きい場合には動きがあ
る場合でも時間制御信号を小さくするようにしているた
め、画像に斜め成分が多いほど時間方向フィルタ手段の
出力が多く用いられるようになり、空間変化検出による
時間方向フィルタの制御によってもクロストークの発生
を少なくすることができる。よって、本発明は画像の変
化を３次元のすべてで検出し、３次元フィルタのすべて
の次元の特性を制御するものであり、より適切で高級な
分離が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る動き適応型輝度信号色
信号分離装置のブロック図、第２図はその制御信号発生
回路の詳細図、第３図は時間制御信号の特性を示す曲線
図である。 10……複合信号入力端子、11……動き検出回路、12……
遅延補償回路、13……時間方向バンドパスフィルタ（BP
F）、14……可変垂直BPF、16……可変水平BPF、17……
フィルタ出力混合用の減算器、19……フィルタ出力混合
用の乗算器、21……フィルタ出力混合用の加算器、20…
…垂直変化検出回路、22……水平変化検出回路、24……
垂直水平制御信号発生回路（ROM）、26……制御信号発
生回路、30……輝度信号出力端子、32……色信号出力端
子、46……混合制御信号発生用の乗算器、48……二乗
器、50……動き検出信号混合用の減算器、52……動き検
出信号混合用の乗算器、54……動き検出信号混合用の加
算器、Fh……水平変化信号、Fm……動き検出信号、Fv…
…垂直変化信号、Sh……水平変化信号、St……時間制御
信号、Sv……垂直制御信号。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複合カラーテレビジョン信号を輝度信号と
   色信号とに分離し、その分離出力を得るための装置であ
   って、 前記複合カラーテレビジョン信号における垂直方向、水
   平方向ならびに時間方向の通過帯域幅を有し、その出力
   が前記分離出力とされる３次元時空間分離フィルタ手段
   と、前記複合カラーテレビジョン信号における垂直方向
   の変化を検出し垂直変化検出信号を出力する手段と、前
   記複合カラーテレビジョン信号における水平方向の変化
   を検出し水平変化検出信号を出力する手段と、前記複合
   カラーテレビジョン信号における時間方向の変化である
   動きを検出し動き検出信号を出力する手段と、前記動き
   検出信号値が小さいほど前記３次元時空間分離フィルタ
   手段の時間方向の通過帯域幅を狭くするとともに、該動
   き検出信号値が最大値と最小値との間の中間値にあって
   前記垂直変化検出信号ならびに水平変化検出信号が共に
   大きいときに前記３次元時空間分離フィルタ手段におけ
   る時間方向の通過帯域幅を狭くする時間方向制御信号を
   発生する手段とを備えている動き適応型輝度信号色信号
   分離装置。