JP3872943B2 - 輪郭補正装置、輪郭補正方法、及び輪郭補正プログラム記録媒体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子映像の輪郭を強調する輪郭補正装置、輪郭補正方法、及び輪郭補正プログラム記録媒体に関し、特に電子映像を高解像度で撮像可能とするものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子スチルカメラやムービーのようなカメラは、高い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。従来のこの種の輪郭補正装置としては、例えば、特開平８−１８１９０９号公報に示されるようなものがある。以下に、この従来の輪郭補正装置について説明する。
【０００３】
図９は、この従来の輪郭補正装置のブロック図を示すものである。図９において、９０は映像の輝度信号を抽出出力する色変調分トラップ回路であり、９１,９２,９９,９１０はアパーチャ選択回路であり、９３,９４,９５はそれぞれ輪郭強調を行う周波数帯が異なる第１,第２,第３の水平アパーチャ回路であり、９６,９７,９８はそれぞれ輪郭強調を行う周波数帯が異なる第１,第２,第３の垂直アパーチャ回路である。また、９１１は水平アパーチャ信号と垂直アパーチャ信号と上記輝度信号とを加算する加算器である。
【０００４】
以上のように構成された輪郭補正装置について、以下、その動作について説明する。
アパーチャ選択回路９１、９９は帯域切替信号に応じて連動して切り替わることにより、第１ないし第３の水平アパーチャ回路のいずれか１つを選択する。またアパーチャ選択回路９２、９１０も同様に、第１ないし第３の垂直アパーチャ回路のいずれか１つを選択する。
【０００５】
そして、この従来の輪郭補正装置は、光学絞りの開口値に応じて輪郭強調の強度を変え、光学絞りが小絞り時には、第１,第２,第３の水平アパーチヤ回路９３,９４,９５、および第１,第２,第３の垂直アパーチヤ回路９６,９７,９８を、帯域切り替え信号によりアパーチャ選択回路９１,９２,９９,９１０を操作して輪郭強調の周波数帯域を高い周波数とするように選択する。加算器９１１はこの輪郭強調の周波数帯域を高い周波数とするように選択された水平アパーチヤ回路、垂直アパーチヤ回路の出力を、色変調分トラップ回路９０により抽出された輝度信号に加算することで、輪郭補正を行う。
この構成により、絞り値によって解像度が低下することなく被写体を高解像度で撮像し得る撮像装置を提供することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の輪郭補正装置は以上のように構成されており、光学絞り値にかかわらず被写体を高解像度で撮像し得る効果を有するものであったが、光学絞りの変化時に、水平アパ−チヤ回路、および垂直アパ−チヤ回路の切り替えを伴うため、アパーチャの帯域の変化が不連続になり、見た目に違和感が生じるという問題点や、光学絞りが小絞り時以外のときは、輪郭強調の周波数帯域を低い周波数とするため、高い解像度の画像が得られないという問題点を有していた。
【０００７】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたもので、光学絞りの絞り状態に関わらず、常に高い解像度を実現することのできる輪郭補正装置、輪郭補正方法、及び輪郭補正プログラム記録媒体を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１にかかる輪郭補正装置は、映像の輝度信号が順々に１画素づつ入力される輪郭補正装置において、入力された輝度信号の任意の周波数帯域成分を抽出出力する第１の周波数フィルタ手段と、上記第1の周波数フィルタ手段の出力値とは異なる帯域の信号を抽出出力する第２の周波数フィルタ手段と、上記入力された輝度信号、及び上記第１の周波数フィルタ手段の出力に対し、上記第１及び第２の周波数フィルタ手段、及び上記第２の周波数フィルタ手段でそれぞれ生じた遅延を補償する第１及び第２の遅延補償手段と、上記第２の遅延補償手段により遅延補償された上記第1の周波数フィルタ手段の出力値に対し所定の乗算を行う第１の演算手段と、上記第２の周波数フィルタ手段の出力値に対し所定の乗算を行う第２の演算手段と、上記第１と第２の演算手段の出力値の差分を演算する差分演算手段と、上記第１の演算手段の出力値と、上記第２の演算手段の出力値とを、上記差分の大きさにより、それぞれの重み付けを変えて合成する重み付け演算手段と、上記第１の遅延補償手段にて遅延補償された上記輝度信号に対し、上記重み付け演算手段の合成結果を輪郭補正信号として加算する加算手段とを備えたものである。
【０００９】
また、本発明の請求項２にかかる輪郭補正装置は、請求項１記載の輪郭補正装置において、上記第１の周波数フィルタ手段は、上記入力された輝度信号の変化点を抽出し、上記第２の周波数フィルタ手段は、上記第１の周波数フィルタ手段で抽出した信号の変化点を抽出出力するものである。
【００１０】
また、本発明の請求項３にかかる輪郭補正装置は、請求項１記載の輪郭補正装置において、上記第１の周波数フィルタ手段は、入力された任意の画素Ａと、上記画素Ａに対してその１画素前に入力された画素Ｂと、上記画素Ａに対してその１画素後に入力された画素Ｃとについて、画素Ｂ−（画素Ａ＋画素Ｃ）／２に相当する演算を行い、上記第２の周波数フィルタ手段は、上記第１の周波数フィルタ手段から出力された値Ａと、該値Ａに対してその１画素前に上記第１の周波数フィルタ手段から出力された値Ｂと、上記値Ａに対してその１画素後に上記第１の周波数フィルタ手段から出力された値Ｃとについて、値Ｂ−（値Ａ＋値Ｃ）／２に相当する演算を行うものである。
【００１１】
また、本発明の請求項４にかかる輪郭補正装置は、請求項１記載の輪郭補正装置において、上記差分演算手段は、上記第 1 の演算手段が出力した値と上記第２の演算手段が出力した値のそれぞれの絶対値を演算し、上記算出したそれぞれの絶対値の差分値に任意の正数を乗算し、上記乗算結果に任意の値を加算し、上記加算結果に対し上限、下限を制限した値を上記差分として出力するものである。
【００１２】
また、本発明の請求項５にかかる輪郭補正装置は、請求項１記載の輪郭補正装置において、上記重み付け演算手段は、 ka ×第１の演算手段の出力値＋ kb ×第２の演算手段の出力値を演算することにより重み付け演算を行うものであり、上記パラメータ ka は、上記差分演算手段より出力される差分値 K が増加する場合はその値が増加し、上記差分値 K が減少する場合はその値が減少するものであり、上記パラメータ kb は、上記差分値 K が増加する場合はその値が減少し、上記差分値 K が減少する場合はその値が増加するものである。
【００１３】
また、本発明の請求項６にかかる輪郭補正方法は、映像の輝度信号を順々に１画素づつ入力して輪郭補正する輪郭補正方法であって、入力された輝度信号の任意の周波数帯域成分を抽出出力する第１の周波数フィルタリングステップと、上記第１の周波数フィルタリングステップによる出力値に対し、これとは異なる帯域の信号を抽出出力する第２の周波数フィルタリングステップと、上記第１および第２の周波数フィルタリングステップの出力値に対しそれぞれ所定の乗算を行う演算ステップと、上記演算ステップによる２つの演算結果の差分を演算する差分演算ステップと、上記演算ステップの２つの演算結果を、上記差分演算ステップの演算結果により、それぞれの重み付けを変えて合成する重み付け演算ステップと、上記入力された輝度信号に対し上記第１の周波数フィルタリングステップ、及び上記第１及び第２の周波数フィルタリングステップで生じた遅延が補償された輝度信号に対し、上記重み付け演算ステップによる合成結果を輪郭補正信号として加算する加算ステップとを含むものである。
【００１４】
また、本発明の請求項７にかかる輪郭補正プログラム記録媒体は、映像の輝度信号を順々に１画素づつ入力して輪郭補正する輪郭補正プログラムを記録した情報記録媒体であって、入力された輝度信号の任意の周波数帯域成分を抽出出力する第１の周波数フィルタリングステップと、上記第１の周波数フィルタリングステップによる出力値に対し、これよりも帯域を限定した信号を抽出出力する第２の周波数フィルタリングステップと、上記第１および第２の周波数フィルタリングステップの出力値に対しそれぞれ所定の乗算を行う演算ステップと、上記演算ステップによる２つの演算結果の差分を演算する差分演算ステップと、上記演算ステップの２つの演算結果を、上記差分演算ステップの演算結果により、それぞれの重み付けを変えて合成する重み付け演算ステップと、上記入力された輝度信号に対し上記第１の周波数フィルタリングステップ、及び上記第１及び第２の周波数フィルタリングステップで生じた遅延が補償された輝度信号に対し、上記重み付け演算ステップによる合成結果を輪郭補正信号として加算する加算ステップとを含む輪郭補正プログラムを記録したものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１に係る輪郭補正装置について、図面を参照しながら説明する。
図１は本実施の形態１における輪郭補正装置の構成を示すブロック図である。図１において、ｓ１０は順次１画素づつ入力される映像信号であり、１０は映像信号ｓ１０の変化点を検出し、これをｓ１１ａとして出力するＢＰＦ（ＢａｎｄＰａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）（第1の周波数フィルタ手段）であり、１１は映像信号ｓ１０の変化点ｓ１１ａの変化点を検出し、これをｓ１１ｂとして出力するＢＰＦ（第２の周波数フィルタ手段）である。
【００１９】
また、１２は上記映像信号ｓ１１ａを１画素分遅延させる遅延素子であり、１３は映像信号ｓ１０を２画素分遅延させる遅延補償手段としての遅延素子である。
【００２０】
１４は上記遅延素子１２で１画素遅延した信号をＧ１倍するゲイン調整手段（第1の演算手段）であり、１５は上記ＢＰＦ１１から出力される信号ｓ１１ｂをＧ２倍するゲイン調整手段（第２の演算手段）であり、１６は上記ゲイン調整手段１４,１５から出力される信号ｓ１２,ｓ１３の差分を演算して出力する差分算出手段であり、１７は上記差分算出手段１６から出力される信号ｓ１４に基づき信号ｓ１２,ｓ１３に対する重み付けを変えて合成する重み付け演算手段であり、１８は上記遅延素子１３により２画素遅延した映像信号ｓ１６と上記重み付け演算手段１７から出力される信号ｓ１５とを加算する、加算手段としての加算器である。
【００２１】
以上のように構成された本実施の形態１の輪郭補正装置について、以下、動作について説明する。
ＢＰＦ１０は、映像信号ｓ１０の任意の周波数帯域の信号を抽出するため映像信号ｓ１０の任意の画素Ａと、その１画素前の画素Ｂと、さらにその１画素前の画素Ｃとについて式１に示す演算をおこない、信号ｓ１１ａを映像信号ｓ１０の輪郭信号として出力する。
ｓ１１ａ＝画素Ｂ−（画素Ａ＋画素Ｃ）／２ …（式１）
【００２２】
また、ＢＰＦ１１は、映像信号ｓ１０より更に周波数帯域を限定した信号を抽出するため、上記ＢＰＦ１０の出力する変化点ｓ１１ａと、その１画素前に演算された変化点ｓ１１ａ（以下、ａと記す）と、更にその１画素前に演算された変化点ｓ１１ａ（以下、ｂと記す）について式２に示す演算をおこない、信号ｓ１１ｂを映像信号ｓ１０の輪郭信号として出力する。
ｓ１１ｂ＝ａ−（ｓ１１ａ＋ｂ）／２ …（式２）
【００２３】
また、ゲイン調整手段１４,１５は、変化点ｓ１１ａを１画素遅延させた信号と、上記ＢＰＦ１１から出力される信号ｓ１１ｂについて、それぞれをＧ１、Ｇ２倍（Ｇ１、Ｇ２は任意の正の数）し、ｓ１２、ｓ１３としてそれぞれ出力し、差分算出手段１６は、前記ゲイン調整手段１５から出力される信号ｓ１３の絶対値と前記ゲイン調整手段１４から出力された信号ｓ１２の絶対値との差分を算出して信号ｓ１４として出力する。
【００２４】
また、重み付け演算手段１７は、以下の、式３に示す演算を行うが、その際、上記差分算出手段１６の出力する信号ｓ１４が増加する場合はパラメータkaを増加し、逆に減少する場合はパラメータkaを減少し、また、上記信号ｓ１４が増加する場合はパラメータkbを減少し、逆に減少する場合は、パラメータkbを増加して信号ｓ１５を出力する。
ｓ１５＝ka×ｓ１２＋kb×ｓ１３ …（式３）
【００２５】
そして、２画素遅延された映像信号ｓ１６と上記重み付け演算手段１７の出力である信号ｓ１５とを加算器１８により加算し、輪郭を強調した映像信号ｓ１７として出力する。
【００２６】
図２は図１におけるＢＰＦ１０とＢＰＦ１１の詳細な構成を示すブロック図である。ＢＰＦ１０とＢＰＦ１１とは同じ構成となっており、図２中、２０、２１はそれぞれ入力される信号を１画素分遅延させる遅延素子であり、２２は加算器であり、２３は信号の値を１／２にする演算素子であり、２４は減算器である。
【００２７】
以上のように構成されたＢＰＦ１０、ＢＰＦ１１について、ＢＰＦ１０を例に挙げて、以下、その動作について説明する。
入力信号ｓ１０は、遅延素子２０、及び２１により、これを２画素分遅延した信号ｓ２１と加算器２２により加算され、加算器２２より信号ｓ２２として出力される。この信号ｓ２２は、後段の演算素子２３によって１／２にされ、信号ｓ２３として出力される。減算器２４は遅延素子２０によって１画素分遅延した入力信号ｓ２０から前記演算素子２３で処理された信号ｓ２３を減算してＢＰＦ１０の出力信号ｓ１１ａとしている。上記式１と比較すると、式１におけるＡ、Ｂ、Ｃは、それぞれ信号ｓ１０、ｓ２０、ｓ２１に相当する。
【００２８】
図３は図１における差分算出手段１６の詳細な構成を示すブロック図である。図３中、３０,３１は入力信号の絶対値を出力する絶対値手段であり、３２はこの絶対値手段３０,３１の出力を受ける減算器であり、３３は入力信号をＧ３倍するゲイン調整手段、３４はゲイン調整手段３３の出力とオフセット値発生器３６のオフセット値とを加算する加算器であり、３５は加算器３４の出力信号に対して、上限と下限を設定してクリップするクリップ手段である。
【００２９】
以上のように構成された差分算出手段１６について、以下、その動作について説明する。絶対値手段３０,３１はそれぞれ入力信号ｓ１２,ｓ１３の絶対値を信号ｓ３０,ｓ３１として出力し、後段に配置された減算器３２は、（ｓ３１−ｓ３０）を演算して信号ｓ３２として出力し、ゲイン調整手段３３は、上記ｓ３２をＧ３倍（Ｇ３は任意の正の数）してｓ３３として出力する。そして、加算器３４は、上記ゲイン調整手段３３より出力された信号ｓ３３に、オフセット（オフセットは任意の数）を加算して信号ｓ３４として出力する。
【００３０】
よって、信号ｓ３４は、入力信号ｓ１２、ｓ１３を以下に示す式４の演算で得られる。
ｓ３４＝Ｇ３×（｜ｓ１３｜−｜ｓ１２｜）＋オフセット …（式４）
クリップ手段３５は上記信号ｓ３４に対して、上限値と下限値を設定してクリップをかけて信号ｓ１４として出力する。
【００３１】
さらに、図４は、上記図１における重み付け演算手段１７の詳細な構成を示すブロック図である。図４中、４０は信号ｓ１２,ｓ１３を入力とする減算器であり、４１は信号ｓ１４と信号ｓ４０とを入力とする乗算器であり、４２は乗算器４１の出力を入力とする除算器であり、４３は信号ｓ４２と信号ｓ１３とを入力とする加算器である。
【００３２】
以上のように構成された重み付け演算手段１７について、以下、その動作について説明する。減算器４０は、入力信号ｓ１２,ｓ１３について（ｓ１２−ｓ１３）を演算してその演算結果を信号ｓ４０として出力し、乗算器４１は信号ｓ４０と入力信号ｓ１４との乗算を行い、その演算結果を信号ｓ４１として出力する。そして、除算器４２は、信号ｓ４１を値Ｇ４で除算し（Ｇ４は任意の正の数）、その演算結果をｓ４２として出力する。加算器４３は、（ｓ４２＋ｓ１３）を演算し、その演算結果を信号ｓ１５として出力する。
【００３３】
信号ｓ１５は入力信号ｓ１２,ｓ１３,ｓ１４を、以下に示す式５の演算で得られる。
ｓ１５＝ｓ１３＋（ｓ１２−ｓ１３）×ｓ１４／Ｇ４
＝（ｓ１４／Ｇ４）×ｓ１２＋（１−ｓ１４／Ｇ４）×ｓ１３
…（式５）
【００３４】
式５を上述した式３と比較すると、式３におけるパラメータka、kbは、それぞれ、以下の式６,式７に示すように、
ka＝ｓ１４／Ｇ４ …（式６）
kb＝１−ｓ１４／Ｇ４ …（式７）
となる。このため、信号ｓ１４が増加する場合はkaが増加し、信号ｓ１４が減少する場合はkaが減少し、また、信号ｓ１４が増加する場合はkbが減少し、信号ｓ１４が減少する場合はkbが増加する動作が得られ、差分ｓ１４によって信号ｓ１２,ｓ１３に対する重み付けを変えて合成し輪郭補正信号ｓ１５として出力する。
【００３５】
図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）、図５（ｄ）は、それぞれ上記信号ｓ１０、ｓ１１ａ、ｓ１１ｂ、ｓ１５を表す信号波形であり、横軸がそれぞれ時間を表し、縦軸が信号の振幅を表している。この図を用いて本実施の形態をもう少し詳しく説明する。
【００３６】
入力される映像信号ｓ１０が図５（ａ）のような波形の信号である場合、ＢＰＦ１０の出力信号ｓ１１ａは上記式１の演算により、図５（ｂ）のように、信号ｓ１０のエッジ部分（不連続点）を抽出した波形となる。このため、ＢＰＦ１１の出力信号ｓ１１ｂは上記式２の演算により、図５（ｃ）のように信号ｓ１１ａのエッジ部分を抽出した波形となる。
【００３７】
ここで、図５（ｃ）の円内の部分は、映像信号ｓ１０の輪郭補正信号成分となりうるが、それ以外の部分は信号ｓ１０の輪郭補正信号のリンギング成分となり、映像信号ｓ１０にとってはノイズになってしまう。そこで、重み付け演算手段１７を設けて上記式５の演算を行うことにより、差分ｓ１４が大きいほど、つまり信号ｓ１１ｂが信号ｓ１１ａより大きいほど、kbを小さくすることで信号ｓ１３の重みを少なくし、ｓ１３のリンギング成分を削除して輪郭補正信号成分のみを出力することができる（図５（ｄ）参照）。
【００３８】
このように、本実施の形態１によれば、入力される輝度信号のエッジ部分を抽出した信号と、さらにそのエッジ部分を抽出した信号との差分に基づいて輪郭補正用の信号を作成し、この輪郭補正用の信号を用いて輝度信号の輪郭補正をするようにしたから、光学絞りの大小に関わらず、相対的に映像信号の高域部分のコントラストを上げることができ、高い解像度の映像を実現することができる。また、輪郭強調の周波数帯域は、演算パラメータを変化させることで変化させるようにしているため、帯域切り替えなどによる輪郭強調の強度が不連続になることによる違和感なども生じることが無い。
【００３９】
（実施の形態２）
次に本発明の実施の形態２にかかる輪郭補正装置について説明する。図６は本実施の形態２にかかる輪郭補正装置の構成を示すブロック図である。同図において、図１と同一符号は同一、または相当部分を示し、６０は、ゲイン調整手段１４,１５の出力を入力とするレベル変換手段である。
【００４０】
以下、動作について説明する。上記実施の形態１と同様に得られた信号ｓ１２,ｓ１３をレベル変換手段６０に入力し、レベル変換手段６０は、信号ｓ１２の振幅の大きさに応じて信号ｓ１３の大きさを変化させて輪郭補正信号ｓ６０として出力し、後段の加算器１８で、２画素遅延した映像信号ｓ１６と加算され輪郭を強調した映像信号ｓ６１として出力される。
【００４１】
図７は図６におけるレベル変換手段６０の詳細な構成を示すブロック図である。図７中、７０は入力信号（ｓ１２）の絶対値を出力する絶対値手段であり、７１は入力信号（ｓ７０）の上限値と下限値を設定してクリップするクリップ手段である。また、７２は、クリップ手段７１の出力と信号ｓ１３とを乗算する乗算器であり、７３は乗算器７２の出力信号を除算する除算器である。
【００４２】
以上のように構成されたレベル変換手段６０について、以下、動作について説明する。
絶対値手段７０は入力信号ｓ１２の絶対値を信号ｓ７０として出力し、クリップ手段７１は、上記信号ｓ７０に対して、設定された上限値と下限値のクリップ処理を行い信号ｓ７１として出力する。乗算器７２は入力信号ｓ１３に上記信号ｓ７１を乗じて信号ｓ７２として出力する。除算器７３は上記得られた信号ｓ７２とＧ５（Ｇ５は任意の正の数）との商を輪郭補正信号ｓ６０として出力する。以上の構成により輪郭補正信号ｓ６０は、以下に示す式８で得られる。
ｓ６０＝｜ｓ１２｜×ｓ１３／Ｇ５ …（式８）
この式において、輪郭補正信号ｓ６０は、信号ｓ１２の振幅の大きさに応じて信号ｓ１３の大きさを変化させたものとなっていることがわかる。
【００４３】
図８（ａ）、図８（ｂ）、図８（ｃ）、図８（ｄ）は、それぞれ上記信号ｓ１０、ｓ１１ａ、ｓ１１ｂ、ｓ６０を表す信号波形であり、横軸がそれぞれ時間を表し、縦軸が信号の振幅を表している。この図を用いてもう少し詳しく説明する。
【００４４】
入力される映像信号ｓ１０が図８（ａ）のような波形の信号である場合、ＢＰＦ１０の出力信号ｓ１１ａは上記式１の演算により、図８（ｂ）のように、信号ｓ１０のエッジ部分（不連続点）を抽出した波形となる。すると、ＢＰＦ１１の出力信号ｓ１１ｂは上記式２の演算により、図８（ｃ）のように、信号ｓ１１ａのエッジ部分を抽出した波形となる。ここで、図８（ｃ）の円内の部分は、映像信号ｓ１０の輪郭補正信号成分となりうるが、それ以外の部分は映像信号ｓ１０の輪郭補正信号のリンギング成分となり、映像信号ｓ１０にとってはノイズになってしまう。そこで、レベル変換手段６０は、上記式８で示した演算により、信号ｓ１２の絶対値が小さいほど信号ｓ１３との積が小さくなることで、信号ｓ１３のリンギング成分を抑圧して輪郭補正信号成分のみを出力することができる（図８（ｄ）参照）。
【００４５】
このように本実施の形態によれば、入力される輝度信号のエッジ部分を抽出した信号と、さらにそのエッジ部分を抽出した信号の２つの信号を、レベル変換手段６０を用いて、信号ｓ１２の振幅に基づいて信号ｓ１３の大きさを変化させて得られた信号を輪郭補正用の信号として用いて輪郭補正するようにしたから、光学絞りの大小に関わらず、相対的に映像信号の高域部分のコントラストを上げることができ、高い解像度の映像を実現することができる。また、輪郭強調の周波数帯域は、演算パラメータを変化させることで変化させるようにしているため、帯域切り替えなどによる輪郭強調の強度が不連続になることによる違和感なども生じることが無い。
【００４６】
なお、上記各実施の形態では、映像信号ｓ１０の任意の周波数帯域の信号を抽出するためＢＰＦ１０を使用し、さらに周波数帯域を限定した信号を抽出するためＢＰＦ１０の出力信号に、ＢＰＦ１０と同じ構成のＢＰＦ１１を使用することでＢＰＦを２回通す構成にしているが、２回以上ＢＰＦを通す構成にしてもよい。
【００４７】
また、上記各実施の形態では、演算回路を用いて説明したが、各演算回路で行ったのと同様の処理を行うステップにより構成された輪郭補正方法を実行するようにしてもよく、内蔵マイコン等のソフトウェアで同様に行うことも可能であり、またＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体から供給されたプログラムをＣＰＵで演算実行するようにしてもよい。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように、本願の請求項１の発明にかかる輪郭補正装置によれば、映像の輝度信号が順々に１画素づつ入力される輪郭補正装置において、入力された輝度信号の任意の周波数帯域成分を抽出出力する第１の周波数フィルタ手段と、上記第1の周波数フィルタ手段の出力値とは異なる帯域の信号を抽出出力する第２の周波数フィルタ手段と、上記入力された輝度信号、及び上記第１の周波数フィルタ手段の出力に対し、上記第１及び第２の周波数フィルタ手段、及び上記第２の周波数フィルタ手段でそれぞれ生じた遅延を補償する第１及び第２の遅延補償手段と、上記第２の遅延補償手段により遅延補償された上記第１の周波数フィルタ手段の出力値に対し所定の乗算を行う第１の演算手段と、上記第２の周波数フィルタ手段の出力値に対し所定の乗算を行う第２の演算手段と、上記第１と第２の演算手段の出力値の差分を演算する差分演算手段と、上記第１の演算手段の出力値と、上記第２の演算手段の出力値とを、上記差分の大きさにより、それぞれの重み付けを変えて合成する重み付け演算手段と、上記第１の遅延補償手段にて遅延補償された上記輝度信号に対し、上記重み付け演算手段の合成結果を輪郭補正信号として加算する加算手段とを備えたので、光学絞りの大小に関わらず、相対的に映像信号の高域部分のコントラストを上げることができ、高い解像度の映像を実現することができる輪郭補正装置が得られる効果がある。
【００４９】
また、本願の請求項２の発明にかかる輪郭補正装置によれば、請求項１記載の輪郭補正装置において、上記第１の周波数フィルタ手段は、上記入力された輝度信号の変化点を抽出し、上記第２の周波数フィルタ手段は、上記第１の周波数フィルタ手段で抽出した信号の変化点を抽出出力するようにしたので、光学絞りの大小に関わらず、相対的に映像信号の高域部分のコントラストを上げることができ、高い解像度の映像を実現することができる輪郭補正装置が得られる効果がある。
【００５０】
また、本願の請求項３の発明にかかる輪郭補正装置によれば、請求項１記載の輪郭補正装置において、上記第１の周波数フィルタ手段は、入力された任意の画素Ａと、上記画素Ａに対してその１画素前に入力された画素Ｂと、上記画素Ａに対してその１画素後に入力された画素Ｃとについて、画素Ｂ−（画素Ａ＋画素Ｃ）／２に相当する演算を行い、上記第２の周波数フィルタ手段は、上記第１の周波数フィルタ手段から出力された値Ａと、該値Ａに対してその１画素前に上記第１の周波数フィルタ手段から出力された値Ｂと、上記値Ａに対してその１画素後に上記第１の周波数フィルタ手段から出力された値Ｃとについて、値Ｂ−（値Ａ＋値Ｃ）／２に相当する演算を行うようにしたので、光学絞りの大小に関わらず、相対的に映像信号の高域部分のコントラストを上げることができ、高い解像度の映像を実現することができる輪郭補正装置が得られる効果がある。
【００５１】
また、本願の請求項４の発明にかかる輪郭補正装置によれば、請求項１記載の輪郭補正装置において、上記差分演算手段は、上記第１の演算手段が出力した値と上記第２の演算手段が出力した値のそれぞれの絶対値を演算し、上記算出したそれぞれの絶対値の差分値に任意の正数を乗算し、上記乗算結果に任意の値を加算し、上記加算結果に対し上限、下限を制限した値を上記差分として出力するようにしたので、光学絞りの大小に関わらず、相対的に映像信号の高域部分のコントラストを上げることができ、高い解像度の映像を実現することができる輪郭補正装置が得られる効果がある。
【００５２】
また、本願の請求項５の発明にかかる輪郭補正装置によれば、請求項１記載の輪郭補正装置において、上記重み付け演算手段は、 ka ×第１の演算手段の出力値＋ kb ×第２の演算手段の出力値を演算することにより重み付け演算を行うものであり、上記パラメータ ka は、上記差分演算手段より出力される差分値 K が増加する場合はその値が増加し、上記差分値 K が減少する場合はその値が減少するものであり、上記パラメータ kb は、上記差分値 K が増加する場合はその値が減少し、上記差分値 K が減少する場合はその値が増加するものとしたので、光学絞りの大小に関わらず、相対的に映像信号の高域部分のコントラストを上げることができ、高い解像度の映像を実現することができ、また、輪郭強調の周波数帯域は、演算パラメータを変化させることで変化させるようにしているため、帯域切り替えなどによる輪郭強調の強度が不連続になることによる違和感なども生じることが無いという輪郭補正装置が得られる効果がある。
【００５３】
また、本願の請求項６の発明にかかる輪郭補正方法によれば、映像の輝度信号を順々に１画素づつ入力して輪郭補正する輪郭補正方法であって、入力された輝度信号の任意の周波数帯域成分を抽出出力する第１の周波数フィルタリングステップと、上記第１の周波数フィルタリングステップによる出力値に対し、これとは異なる帯域の信号を抽出出力する第２の周波数フィルタリングステップと、上記第１および第２の周波数フィルタリングステップの出力値に対しそれぞれ所定の乗算を行う演算ステップと、上記演算ステップによる２つの演算結果の差分を演算する差分演算ステップと、上記演算ステップの２つの演算結果を、上記差分演算ステップの演算結果により、それぞれの重み付けを変えて合成する重み付け演算ステップと、上記入力された輝度信号に対し上記第１の周波数フィルタリングステップ、及び上記第１及び第２の周波数フィルタリングステップで生じた遅延が補償された輝度信号に対し、上記重み付け演算ステップによる合成結果を輪郭補正信号として加算する加算ステップとを含むようにしたので、光学絞りの大小に関わらず、相対的に映像信号の高域部分のコントラストを上げることができ、高い解像度の映像を実現することができる輪郭補正方法が得られる効果がある。
【００５４】
また、本願の請求項７の発明にかかる輪郭補正プログラム記録媒体によれば、映像の輝度信号を順々に１画素づつ入力して輪郭補正する輪郭補正プログラムを記録した情報記録媒体であって、入力された輝度信号の任意の周波数帯域成分を抽出出力する第１の周波数フィルタリングステップと、上記第１の周波数フィルタリングステップによる出力値に対し、これよりも帯域を限定した信号を抽出出力する第２の周波数フィルタリングステップと、上記第１および第２の周波数フィルタリングステップの出力値に対しそれぞれ所定の乗算を行う演算ステップと、上記演算ステップによる２つの演算結果の差分を演算する差分演算ステップと、上記演算ステップの２つの演算結果を、上記差分演算ステップの演算結果により、それぞれの重み付けを変えて合成する重み付け演算ステップと、上記入力された輝度信号に対し上記第１の周波数フィルタリングステップ、及び上記第１及び第２の周波数フィルタリングステップで生じた遅延が補償された輝度信号に対し、上記重み付け演算ステップによる合成結果を輪郭補正信号として加算する加算ステップとを含む輪郭補正プログラムを記録するようにしたので、光学絞りの大小に関わらず、相対的に映像信号の高域部分のコントラストを上げることができ、高い解像度の映像を実現することができる輪郭補正プログラム記録媒体が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における輪郭補正装置の構成を示すブロック図である。
【図２】上記実施の形態１における輪郭補正装置を構成するＢＰＦ１０、ＢＰＦ１１の詳細な構成を示すブロック図である。
【図３】上記実施の形態１における輪郭補正装置を構成する差分算出手段の詳細な構成を示すブロック図である。
【図４】上記実施の形態１における輪郭補正装置を構成する重み付け演算手段の詳細な構成を示すブロック図である。
【図５】上記実施の形態１における輪郭補正装置の信号の波形を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２における輪郭補正装置の構成を示すブロック図である。
【図７】上記実施の形態２における輪郭補正装置を構成するレベル変換手段の詳細な構成を示すブロック図である。
【図８】上記実施の形態１２における輪郭補正装置の信号の波形を示す図である。
【図９】従来の輪郭補正装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０ 第１のＢＰＦ（周波数フィルタ手段）
１１ 第２のＢＰＦ（周波数フィルタ手段）
１２ 遅延素子（遅延補償手段）
１３ 遅延素子（遅延補償手段）
１４ 演算素子（第1の演算手段）
１５ 演算素子（第２の演算手段）
１６ 差分算出手段
１７ 重み付け演算手段
１８ 加算器（加算手段）
６０ レベル変換手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子映像の輪郭を強調する輪郭補正装置、輪郭補正方法、及び輪郭補正プログラム記録媒体に関し、特に電子映像を高解像度で撮像可能とするものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子スチルカメラやムービーのようなカメラは、高い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。従来のこの種の輪郭補正装置としては、例えば、特開平８−１８１９０９号公報に示されるようなものがある。以下に、この従来の輪郭補正装置について説明する。
【０００３】
図９は、この従来の輪郭補正装置のブロック図を示すものである。図９において、９０は映像の輝度信号を抽出出力する色変調分トラップ回路であり、９１,９２,９９,９１０はアパーチャ選択回路であり、９３,９４,９５はそれぞれ輪郭強調を行う周波数帯が異なる第１,第２,第３の水平アパーチャ回路であり、９６,９７,９８はそれぞれ輪郭強調を行う周波数帯が異なる第１,第２,第３の垂直アパーチャ回路である。また、９１１は水平アパーチャ信号と垂直アパーチャ信号と上記輝度信号とを加算する加算器である。
【０００４】
以上のように構成された輪郭補正装置について、以下、その動作について説明する。
アパーチャ選択回路９１、９９は帯域切替信号に応じて連動して切り替わることにより、第１ないし第３の水平アパーチャ回路のいずれか１つを選択する。またアパーチャ選択回路９２、９１０も同様に、第１ないし第３の垂直アパーチャ回路のいずれか１つを選択する。
【０００５】
そして、この従来の輪郭補正装置は、光学絞りの開口値に応じて輪郭強調の強度を変え、光学絞りが小絞り時には、第１,第２,第３の水平アパーチヤ回路９３,９４,９５、および第１,第２,第３の垂直アパーチヤ回路９６,９７,９８を、帯域切り替え信号によりアパーチャ選択回路９１,９２,９９,９１０を操作して輪郭強調の周波数帯域を高い周波数とするように選択する。加算器９１１はこの輪郭強調の周波数帯域を高い周波数とするように選択された水平アパーチヤ回路、垂直アパーチヤ回路の出力を、色変調分トラップ回路９０により抽出された輝度信号に加算することで、輪郭補正を行う。
この構成により、絞り値によって解像度が低下することなく被写体を高解像度で撮像し得る撮像装置を提供することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の輪郭補正装置は以上のように構成されており、光学絞り値にかかわらず被写体を高解像度で撮像し得る効果を有するものであったが、光学絞りの変化時に、水平アパ−チヤ回路、および垂直アパ−チヤ回路の切り替えを伴うため、アパーチャの帯域の変化が不連続になり、見た目に違和感が生じるという問題点や、光学絞りが小絞り時以外のときは、輪郭強調の周波数帯域を低い周波数とするため、高い解像度の画像が得られないという問題点を有していた。
【０００７】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたもので、光学絞りの絞り状態に関わらず、常に高い解像度を実現することのできる輪郭補正装置、輪郭補正方法、及び輪郭補正プログラム記録媒体を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１にかかる輪郭補正装置は、映像の輝度信号が順々に１画素づつ入力される輪郭補正装置において、入力された輝度信号の任意の周波数帯域成分を抽出出力する第１の周波数フィルタ手段と、上記第1の周波数フィルタ手段の出力値とは異なる帯域の信号を抽出出力する第２の周波数フィルタ手段と、上記入力された輝度信号、及び上記第１の周波数フィルタ手段の出力に対し、上記第１及び第２の周波数フィルタ手段、及び上記第２の周波数フィルタ手段でそれぞれ生じた遅延を補償する第１及び第２の遅延補償手段と、上記第２の遅延補償手段により遅延補償された上記第1の周波数フィルタ手段の出力値に対し所定の乗算を行う第１の演算手段と、上記第２の周波数フィルタ手段の出力値に対し所定の乗算を行う第２の演算手段と、上記第１と第２の演算手段の出力値の差分を演算する差分演算手段と、上記第１の演算手段の出力値と、上記第２の演算手段の出力値とを、上記差分の大きさにより、それぞれの重み付けを変えて合成する重み付け演算手段と、上記第１の遅延補償手段にて遅延補償された上記輝度信号に対し、上記重み付け演算手段の合成結果を輪郭補正信号として加算する加算手段とを備えたものである。
【０００９】
また、本発明の請求項２にかかる輪郭補正装置は、請求項１記載の輪郭補正装置において、上記第１の周波数フィルタ手段は、上記入力された輝度信号の変化点を抽出し、上記第２の周波数フィルタ手段は、上記第１の周波数フィルタ手段で抽出した信号の変化点を抽出出力するものである。
【００１０】
また、本発明の請求項３にかかる輪郭補正装置は、請求項１記載の輪郭補正装置において、上記第１の周波数フィルタ手段は、入力された任意の画素Ａと、上記画素Ａに対してその１画素前に入力された画素Ｂと、上記画素Ａに対してその１画素後に入力された画素Ｃとについて、画素Ｂ−（画素Ａ＋画素Ｃ）／２に相当する演算を行い、上記第２の周波数フィルタ手段は、上記第１の周波数フィルタ手段から出力された値Ａと、該値Ａに対してその１画素前に上記第１の周波数フィルタ手段から出力された値Ｂと、上記値Ａに対してその１画素後に上記第１の周波数フィルタ手段から出力された値Ｃとについて、値Ｂ−（値Ａ＋値Ｃ）／２に相当する演算を行うものである。
【００１１】
また、本発明の請求項４にかかる輪郭補正装置は、請求項１記載の輪郭補正装置において、上記差分演算手段は、上記第 1 の演算手段が出力した値と上記第２の演算手段が出力した値のそれぞれの絶対値を演算し、上記算出したそれぞれの絶対値の差分値に任意の正数を乗算し、上記乗算結果に任意の値を加算し、上記加算結果に対し上限、下限を制限した値を上記差分として出力するものである。
【００１２】
また、本発明の請求項５にかかる輪郭補正装置は、請求項１記載の輪郭補正装置において、上記重み付け演算手段は、 ka ×第１の演算手段の出力値＋ kb ×第２の演算手段の出力値を演算することにより重み付け演算を行うものであり、上記パラメータ ka は、上記差分演算手段より出力される差分値 K が増加する場合はその値が増加し、上記差分値 K が減少する場合はその値が減少するものであり、上記パラメータ kb は、上記差分値 K が増加する場合はその値が減少し、上記差分値 K が減少する場合はその値が増加するものである。
【００１３】
また、本発明の請求項６にかかる輪郭補正方法は、映像の輝度信号を順々に１画素づつ入力して輪郭補正する輪郭補正方法であって、入力された輝度信号の任意の周波数帯域成分を抽出出力する第１の周波数フィルタリングステップと、上記第１の周波数フィルタリングステップによる出力値に対し、これとは異なる帯域の信号を抽出出力する第２の周波数フィルタリングステップと、上記第１および第２の周波数フィルタリングステップの出力値に対しそれぞれ所定の乗算を行う演算ステップと、上記演算ステップによる２つの演算結果の差分を演算する差分演算ステップと、上記演算ステップの２つの演算結果を、上記差分演算ステップの演算結果により、それぞれの重み付けを変えて合成する重み付け演算ステップと、上記入力された輝度信号に対し上記第１の周波数フィルタリングステップ、及び上記第１及び第２の周波数フィルタリングステップで生じた遅延が補償された輝度信号に対し、上記重み付け演算ステップによる合成結果を輪郭補正信号として加算する加算ステップとを含むものである。
【００１４】
また、本発明の請求項７にかかる輪郭補正プログラム記録媒体は、映像の輝度信号を順々に１画素づつ入力して輪郭補正する輪郭補正プログラムを記録した情報記録媒体であって、入力された輝度信号の任意の周波数帯域成分を抽出出力する第１の周波数フィルタリングステップと、上記第１の周波数フィルタリングステップによる出力値に対し、これよりも帯域を限定した信号を抽出出力する第２の周波数フィルタリングステップと、上記第１および第２の周波数フィルタリングステップの出力値に対しそれぞれ所定の乗算を行う演算ステップと、上記演算ステップによる２つの演算結果の差分を演算する差分演算ステップと、上記演算ステップの２つの演算結果を、上記差分演算ステップの演算結果により、それぞれの重み付けを変えて合成する重み付け演算ステップと、上記入力された輝度信号に対し上記第１の周波数フィルタリングステップ、及び上記第１及び第２の周波数フィルタリングステップで生じた遅延が補償された輝度信号に対し、上記重み付け演算ステップによる合成結果を輪郭補正信号として加算する加算ステップとを含む輪郭補正プログラムを記録したものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１に係る輪郭補正装置について、図面を参照しながら説明する。
図１は本実施の形態１における輪郭補正装置の構成を示すブロック図である。図１において、ｓ１０は順次１画素づつ入力される映像信号であり、１０は映像信号ｓ１０の変化点を検出し、これをｓ１１ａとして出力するＢＰＦ（ＢａｎｄＰａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）（第1の周波数フィルタ手段）であり、１１は映像信号ｓ１０の変化点ｓ１１ａの変化点を検出し、これをｓ１１ｂとして出力するＢＰＦ（第２の周波数フィルタ手段）である。
【００１９】
また、１２は上記映像信号ｓ１１ａを１画素分遅延させる遅延素子であり、１３は映像信号ｓ１０を２画素分遅延させる遅延補償手段としての遅延素子である。
【００２０】
１４は上記遅延素子１２で１画素遅延した信号をＧ１倍するゲイン調整手段（第1の演算手段）であり、１５は上記ＢＰＦ１１から出力される信号ｓ１１ｂをＧ２倍するゲイン調整手段（第２の演算手段）であり、１６は上記ゲイン調整手段１４,１５から出力される信号ｓ１２,ｓ１３の差分を演算して出力する差分算出手段であり、１７は上記差分算出手段１６から出力される信号ｓ１４に基づき信号ｓ１２,ｓ１３に対する重み付けを変えて合成する重み付け演算手段であり、１８は上記遅延素子１３により２画素遅延した映像信号ｓ１６と上記重み付け演算手段１７から出力される信号ｓ１５とを加算する、加算手段としての加算器である。
【００２１】
以上のように構成された本実施の形態１の輪郭補正装置について、以下、動作について説明する。
ＢＰＦ１０は、映像信号ｓ１０の任意の周波数帯域の信号を抽出するため映像信号ｓ１０の任意の画素Ａと、その１画素前の画素Ｂと、さらにその１画素前の画素Ｃとについて式１に示す演算をおこない、信号ｓ１１ａを映像信号ｓ１０の輪郭信号として出力する。
ｓ１１ａ＝画素Ｂ−（画素Ａ＋画素Ｃ）／２ …（式１）
【００２２】
また、ＢＰＦ１１は、映像信号ｓ１０より更に周波数帯域を限定した信号を抽出するため、上記ＢＰＦ１０の出力する変化点ｓ１１ａと、その１画素前に演算された変化点ｓ１１ａ（以下、ａと記す）と、更にその１画素前に演算された変化点ｓ１１ａ（以下、ｂと記す）について式２に示す演算をおこない、信号ｓ１１ｂを映像信号ｓ１０の輪郭信号として出力する。
ｓ１１ｂ＝ａ−（ｓ１１ａ＋ｂ）／２ …（式２）
【００２３】
また、ゲイン調整手段１４,１５は、変化点ｓ１１ａを１画素遅延させた信号と、上記ＢＰＦ１１から出力される信号ｓ１１ｂについて、それぞれをＧ１、Ｇ２倍（Ｇ１、Ｇ２は任意の正の数）し、ｓ１２、ｓ１３としてそれぞれ出力し、差分算出手段１６は、前記ゲイン調整手段１５から出力される信号ｓ１３の絶対値と前記ゲイン調整手段１４から出力された信号ｓ１２の絶対値との差分を算出して信号ｓ１４として出力する。
【００２４】
また、重み付け演算手段１７は、以下の、式３に示す演算を行うが、その際、上記差分算出手段１６の出力する信号ｓ１４が増加する場合はパラメータkaを増加し、逆に減少する場合はパラメータkaを減少し、また、上記信号ｓ１４が増加する場合はパラメータkbを減少し、逆に減少する場合は、パラメータkbを増加して信号ｓ１５を出力する。
ｓ１５＝ka×ｓ１２＋kb×ｓ１３ …（式３）
【００２５】
そして、２画素遅延された映像信号ｓ１６と上記重み付け演算手段１７の出力である信号ｓ１５とを加算器１８により加算し、輪郭を強調した映像信号ｓ１７として出力する。
【００２６】
図２は図１におけるＢＰＦ１０とＢＰＦ１１の詳細な構成を示すブロック図である。ＢＰＦ１０とＢＰＦ１１とは同じ構成となっており、図２中、２０、２１はそれぞれ入力される信号を１画素分遅延させる遅延素子であり、２２は加算器であり、２３は信号の値を１／２にする演算素子であり、２４は減算器である。
【００２７】
以上のように構成されたＢＰＦ１０、ＢＰＦ１１について、ＢＰＦ１０を例に挙げて、以下、その動作について説明する。
入力信号ｓ１０は、遅延素子２０、及び２１により、これを２画素分遅延した信号ｓ２１と加算器２２により加算され、加算器２２より信号ｓ２２として出力される。この信号ｓ２２は、後段の演算素子２３によって１／２にされ、信号ｓ２３として出力される。減算器２４は遅延素子２０によって１画素分遅延した入力信号ｓ２０から前記演算素子２３で処理された信号ｓ２３を減算してＢＰＦ１０の出力信号ｓ１１ａとしている。上記式１と比較すると、式１におけるＡ、Ｂ、Ｃは、それぞれ信号ｓ１０、ｓ２０、ｓ２１に相当する。
【００２８】
図３は図１における差分算出手段１６の詳細な構成を示すブロック図である。図３中、３０,３１は入力信号の絶対値を出力する絶対値手段であり、３２はこの絶対値手段３０,３１の出力を受ける減算器であり、３３は入力信号をＧ３倍するゲイン調整手段、３４はゲイン調整手段３３の出力とオフセット値発生器３６のオフセット値とを加算する加算器であり、３５は加算器３４の出力信号に対して、上限と下限を設定してクリップするクリップ手段である。
【００２９】
以上のように構成された差分算出手段１６について、以下、その動作について説明する。絶対値手段３０,３１はそれぞれ入力信号ｓ１２,ｓ１３の絶対値を信号ｓ３０,ｓ３１として出力し、後段に配置された減算器３２は、（ｓ３１−ｓ３０）を演算して信号ｓ３２として出力し、ゲイン調整手段３３は、上記ｓ３２をＧ３倍（Ｇ３は任意の正の数）してｓ３３として出力する。そして、加算器３４は、上記ゲイン調整手段３３より出力された信号ｓ３３に、オフセット（オフセットは任意の数）を加算して信号ｓ３４として出力する。
【００３０】
よって、信号ｓ３４は、入力信号ｓ１２、ｓ１３を以下に示す式４の演算で得られる。
ｓ３４＝Ｇ３×（｜ｓ１３｜−｜ｓ１２｜）＋オフセット …（式４）
クリップ手段３５は上記信号ｓ３４に対して、上限値と下限値を設定してクリップをかけて信号ｓ１４として出力する。
【００３１】
さらに、図４は、上記図１における重み付け演算手段１７の詳細な構成を示すブロック図である。図４中、４０は信号ｓ１２,ｓ１３を入力とする減算器であり、４１は信号ｓ１４と信号ｓ４０とを入力とする乗算器であり、４２は乗算器４１の出力を入力とする除算器であり、４３は信号ｓ４２と信号ｓ１３とを入力とする加算器である。
【００３２】
以上のように構成された重み付け演算手段１７について、以下、その動作について説明する。減算器４０は、入力信号ｓ１２,ｓ１３について（ｓ１２−ｓ１３）を演算してその演算結果を信号ｓ４０として出力し、乗算器４１は信号ｓ４０と入力信号ｓ１４との乗算を行い、その演算結果を信号ｓ４１として出力する。そして、除算器４２は、信号ｓ４１を値Ｇ４で除算し（Ｇ４は任意の正の数）、その演算結果をｓ４２として出力する。加算器４３は、（ｓ４２＋ｓ１３）を演算し、その演算結果を信号ｓ１５として出力する。
【００３３】
信号ｓ１５は入力信号ｓ１２,ｓ１３,ｓ１４を、以下に示す式５の演算で得られる。
ｓ１５＝ｓ１３＋（ｓ１２−ｓ１３）×ｓ１４／Ｇ４
＝（ｓ１４／Ｇ４）×ｓ１２＋（１−ｓ１４／Ｇ４）×ｓ１３
…（式５）
【００３４】
式５を上述した式３と比較すると、式３におけるパラメータka、kbは、それぞれ、以下の式６,式７に示すように、
ka＝ｓ１４／Ｇ４ …（式６）
kb＝１−ｓ１４／Ｇ４ …（式７）
となる。このため、信号ｓ１４が増加する場合はkaが増加し、信号ｓ１４が減少する場合はkaが減少し、また、信号ｓ１４が増加する場合はkbが減少し、信号ｓ１４が減少する場合はkbが増加する動作が得られ、差分ｓ１４によって信号ｓ１２,ｓ１３に対する重み付けを変えて合成し輪郭補正信号ｓ１５として出力する。
【００３５】
図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）、図５（ｄ）は、それぞれ上記信号ｓ１０、ｓ１１ａ、ｓ１１ｂ、ｓ１５を表す信号波形であり、横軸がそれぞれ時間を表し、縦軸が信号の振幅を表している。この図を用いて本実施の形態をもう少し詳しく説明する。
【００３６】
入力される映像信号ｓ１０が図５（ａ）のような波形の信号である場合、ＢＰＦ１０の出力信号ｓ１１ａは上記式１の演算により、図５（ｂ）のように、信号ｓ１０のエッジ部分（不連続点）を抽出した波形となる。このため、ＢＰＦ１１の出力信号ｓ１１ｂは上記式２の演算により、図５（ｃ）のように信号ｓ１１ａのエッジ部分を抽出した波形となる。
【００３７】
ここで、図５（ｃ）の円内の部分は、映像信号ｓ１０の輪郭補正信号成分となりうるが、それ以外の部分は信号ｓ１０の輪郭補正信号のリンギング成分となり、映像信号ｓ１０にとってはノイズになってしまう。そこで、重み付け演算手段１７を設けて上記式５の演算を行うことにより、差分ｓ１４が大きいほど、つまり信号ｓ１１ｂが信号ｓ１１ａより大きいほど、kbを小さくすることで信号ｓ１３の重みを少なくし、ｓ１３のリンギング成分を削除して輪郭補正信号成分のみを出力することができる（図５（ｄ）参照）。
【００３８】
このように、本実施の形態１によれば、入力される輝度信号のエッジ部分を抽出した信号と、さらにそのエッジ部分を抽出した信号との差分に基づいて輪郭補正用の信号を作成し、この輪郭補正用の信号を用いて輝度信号の輪郭補正をするようにしたから、光学絞りの大小に関わらず、相対的に映像信号の高域部分のコントラストを上げることができ、高い解像度の映像を実現することができる。また、輪郭強調の周波数帯域は、演算パラメータを変化させることで変化させるようにしているため、帯域切り替えなどによる輪郭強調の強度が不連続になることによる違和感なども生じることが無い。
【００３９】
（実施の形態２）
次に本発明の実施の形態２にかかる輪郭補正装置について説明する。図６は本実施の形態２にかかる輪郭補正装置の構成を示すブロック図である。同図において、図１と同一符号は同一、または相当部分を示し、６０は、ゲイン調整手段１４,１５の出力を入力とするレベル変換手段である。
【００４０】
以下、動作について説明する。上記実施の形態１と同様に得られた信号ｓ１２,ｓ１３をレベル変換手段６０に入力し、レベル変換手段６０は、信号ｓ１２の振幅の大きさに応じて信号ｓ１３の大きさを変化させて輪郭補正信号ｓ６０として出力し、後段の加算器１８で、２画素遅延した映像信号ｓ１６と加算され輪郭を強調した映像信号ｓ６１として出力される。
【００４１】
図７は図６におけるレベル変換手段６０の詳細な構成を示すブロック図である。図７中、７０は入力信号（ｓ１２）の絶対値を出力する絶対値手段であり、７１は入力信号（ｓ７０）の上限値と下限値を設定してクリップするクリップ手段である。また、７２は、クリップ手段７１の出力と信号ｓ１３とを乗算する乗算器であり、７３は乗算器７２の出力信号を除算する除算器である。
【００４２】
以上のように構成されたレベル変換手段６０について、以下、動作について説明する。
絶対値手段７０は入力信号ｓ１２の絶対値を信号ｓ７０として出力し、クリップ手段７１は、上記信号ｓ７０に対して、設定された上限値と下限値のクリップ処理を行い信号ｓ７１として出力する。乗算器７２は入力信号ｓ１３に上記信号ｓ７１を乗じて信号ｓ７２として出力する。除算器７３は上記得られた信号ｓ７２とＧ５（Ｇ５は任意の正の数）との商を輪郭補正信号ｓ６０として出力する。以上の構成により輪郭補正信号ｓ６０は、以下に示す式８で得られる。
ｓ６０＝｜ｓ１２｜×ｓ１３／Ｇ５ …（式８）
この式において、輪郭補正信号ｓ６０は、信号ｓ１２の振幅の大きさに応じて信号ｓ１３の大きさを変化させたものとなっていることがわかる。
【００４３】
図８（ａ）、図８（ｂ）、図８（ｃ）、図８（ｄ）は、それぞれ上記信号ｓ１０、ｓ１１ａ、ｓ１１ｂ、ｓ６０を表す信号波形であり、横軸がそれぞれ時間を表し、縦軸が信号の振幅を表している。この図を用いてもう少し詳しく説明する。
【００４４】
入力される映像信号ｓ１０が図８（ａ）のような波形の信号である場合、ＢＰＦ１０の出力信号ｓ１１ａは上記式１の演算により、図８（ｂ）のように、信号ｓ１０のエッジ部分（不連続点）を抽出した波形となる。すると、ＢＰＦ１１の出力信号ｓ１１ｂは上記式２の演算により、図８（ｃ）のように、信号ｓ１１ａのエッジ部分を抽出した波形となる。ここで、図８（ｃ）の円内の部分は、映像信号ｓ１０の輪郭補正信号成分となりうるが、それ以外の部分は映像信号ｓ１０の輪郭補正信号のリンギング成分となり、映像信号ｓ１０にとってはノイズになってしまう。そこで、レベル変換手段６０は、上記式８で示した演算により、信号ｓ１２の絶対値が小さいほど信号ｓ１３との積が小さくなることで、信号ｓ１３のリンギング成分を抑圧して輪郭補正信号成分のみを出力することができる（図８（ｄ）参照）。
【００４５】
このように本実施の形態によれば、入力される輝度信号のエッジ部分を抽出した信号と、さらにそのエッジ部分を抽出した信号の２つの信号を、レベル変換手段６０を用いて、信号ｓ１２の振幅に基づいて信号ｓ１３の大きさを変化させて得られた信号を輪郭補正用の信号として用いて輪郭補正するようにしたから、光学絞りの大小に関わらず、相対的に映像信号の高域部分のコントラストを上げることができ、高い解像度の映像を実現することができる。また、輪郭強調の周波数帯域は、演算パラメータを変化させることで変化させるようにしているため、帯域切り替えなどによる輪郭強調の強度が不連続になることによる違和感なども生じることが無い。
【００４６】
なお、上記各実施の形態では、映像信号ｓ１０の任意の周波数帯域の信号を抽出するためＢＰＦ１０を使用し、さらに周波数帯域を限定した信号を抽出するためＢＰＦ１０の出力信号に、ＢＰＦ１０と同じ構成のＢＰＦ１１を使用することでＢＰＦを２回通す構成にしているが、２回以上ＢＰＦを通す構成にしてもよい。
【００４７】
また、上記各実施の形態では、演算回路を用いて説明したが、各演算回路で行ったのと同様の処理を行うステップにより構成された輪郭補正方法を実行するようにしてもよく、内蔵マイコン等のソフトウェアで同様に行うことも可能であり、またＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体から供給されたプログラムをＣＰＵで演算実行するようにしてもよい。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように、本願の請求項１の発明にかかる輪郭補正装置によれば、映像の輝度信号が順々に１画素づつ入力される輪郭補正装置において、入力された輝度信号の任意の周波数帯域成分を抽出出力する第１の周波数フィルタ手段と、上記第1の周波数フィルタ手段の出力値とは異なる帯域の信号を抽出出力する第２の周波数フィルタ手段と、上記入力された輝度信号、及び上記第１の周波数フィルタ手段の出力に対し、上記第１及び第２の周波数フィルタ手段、及び上記第２の周波数フィルタ手段でそれぞれ生じた遅延を補償する第１及び第２の遅延補償手段と、上記第２の遅延補償手段により遅延補償された上記第１の周波数フィルタ手段の出力値に対し所定の乗算を行う第１の演算手段と、上記第２の周波数フィルタ手段の出力値に対し所定の乗算を行う第２の演算手段と、上記第１と第２の演算手段の出力値の差分を演算する差分演算手段と、上記第１の演算手段の出力値と、上記第２の演算手段の出力値とを、上記差分の大きさにより、それぞれの重み付けを変えて合成する重み付け演算手段と、上記第１の遅延補償手段にて遅延補償された上記輝度信号に対し、上記重み付け演算手段の合成結果を輪郭補正信号として加算する加算手段とを備えたので、光学絞りの大小に関わらず、相対的に映像信号の高域部分のコントラストを上げることができ、高い解像度の映像を実現することができる輪郭補正装置が得られる効果がある。
【００４９】
また、本願の請求項２の発明にかかる輪郭補正装置によれば、請求項１記載の輪郭補正装置において、上記第１の周波数フィルタ手段は、上記入力された輝度信号の変化点を抽出し、上記第２の周波数フィルタ手段は、上記第１の周波数フィルタ手段で抽出した信号の変化点を抽出出力するようにしたので、光学絞りの大小に関わらず、相対的に映像信号の高域部分のコントラストを上げることができ、高い解像度の映像を実現することができる輪郭補正装置が得られる効果がある。
【００５０】
また、本願の請求項３の発明にかかる輪郭補正装置によれば、請求項１記載の輪郭補正装置において、上記第１の周波数フィルタ手段は、入力された任意の画素Ａと、上記画素Ａに対してその１画素前に入力された画素Ｂと、上記画素Ａに対してその１画素後に入力された画素Ｃとについて、画素Ｂ−（画素Ａ＋画素Ｃ）／２に相当する演算を行い、上記第２の周波数フィルタ手段は、上記第１の周波数フィルタ手段から出力された値Ａと、該値Ａに対してその１画素前に上記第１の周波数フィルタ手段から出力された値Ｂと、上記値Ａに対してその１画素後に上記第１の周波数フィルタ手段から出力された値Ｃとについて、値Ｂ−（値Ａ＋値Ｃ）／２に相当する演算を行うようにしたので、光学絞りの大小に関わらず、相対的に映像信号の高域部分のコントラストを上げることができ、高い解像度の映像を実現することができる輪郭補正装置が得られる効果がある。
【００５１】
また、本願の請求項４の発明にかかる輪郭補正装置によれば、請求項１記載の輪郭補正装置において、上記差分演算手段は、上記第１の演算手段が出力した値と上記第２の演算手段が出力した値のそれぞれの絶対値を演算し、上記算出したそれぞれの絶対値の差分値に任意の正数を乗算し、上記乗算結果に任意の値を加算し、上記加算結果に対し上限、下限を制限した値を上記差分として出力するようにしたので、光学絞りの大小に関わらず、相対的に映像信号の高域部分のコントラストを上げることができ、高い解像度の映像を実現することができる輪郭補正装置が得られる効果がある。
【００５２】
また、本願の請求項５の発明にかかる輪郭補正装置によれば、請求項１記載の輪郭補正装置において、上記重み付け演算手段は、 ka ×第１の演算手段の出力値＋ kb ×第２の演算手段の出力値を演算することにより重み付け演算を行うものであり、上記パラメータ ka は、上記差分演算手段より出力される差分値 K が増加する場合はその値が増加し、上記差分値 K が減少する場合はその値が減少するものであり、上記パラメータ kb は、上記差分値 K が増加する場合はその値が減少し、上記差分値 K が減少する場合はその値が増加するものとしたので、光学絞りの大小に関わらず、相対的に映像信号の高域部分のコントラストを上げることができ、高い解像度の映像を実現することができ、また、輪郭強調の周波数帯域は、演算パラメータを変化させることで変化させるようにしているため、帯域切り替えなどによる輪郭強調の強度が不連続になることによる違和感なども生じることが無いという輪郭補正装置が得られる効果がある。
【００５３】
また、本願の請求項６の発明にかかる輪郭補正方法によれば、映像の輝度信号を順々に１画素づつ入力して輪郭補正する輪郭補正方法であって、入力された輝度信号の任意の周波数帯域成分を抽出出力する第１の周波数フィルタリングステップと、上記第１の周波数フィルタリングステップによる出力値に対し、これとは異なる帯域の信号を抽出出力する第２の周波数フィルタリングステップと、上記第１および第２の周波数フィルタリングステップの出力値に対しそれぞれ所定の乗算を行う演算ステップと、上記演算ステップによる２つの演算結果の差分を演算する差分演算ステップと、上記演算ステップの２つの演算結果を、上記差分演算ステップの演算結果により、それぞれの重み付けを変えて合成する重み付け演算ステップと、上記入力された輝度信号に対し上記第１の周波数フィルタリングステップ、及び上記第１及び第２の周波数フィルタリングステップで生じた遅延が補償された輝度信号に対し、上記重み付け演算ステップによる合成結果を輪郭補正信号として加算する加算ステップとを含むようにしたので、光学絞りの大小に関わらず、相対的に映像信号の高域部分のコントラストを上げることができ、高い解像度の映像を実現することができる輪郭補正方法が得られる効果がある。
【００５４】
また、本願の請求項７の発明にかかる輪郭補正プログラム記録媒体によれば、映像の輝度信号を順々に１画素づつ入力して輪郭補正する輪郭補正プログラムを記録した情報記録媒体であって、入力された輝度信号の任意の周波数帯域成分を抽出出力する第１の周波数フィルタリングステップと、上記第１の周波数フィルタリングステップによる出力値に対し、これよりも帯域を限定した信号を抽出出力する第２の周波数フィルタリングステップと、上記第１および第２の周波数フィルタリングステップの出力値に対しそれぞれ所定の乗算を行う演算ステップと、上記演算ステップによる２つの演算結果の差分を演算する差分演算ステップと、上記演算ステップの２つの演算結果を、上記差分演算ステップの演算結果により、それぞれの重み付けを変えて合成する重み付け演算ステップと、上記入力された輝度信号に対し上記第１の周波数フィルタリングステップ、及び上記第１及び第２の周波数フィルタリングステップで生じた遅延が補償された輝度信号に対し、上記重み付け演算ステップによる合成結果を輪郭補正信号として加算する加算ステップとを含む輪郭補正プログラムを記録するようにしたので、光学絞りの大小に関わらず、相対的に映像信号の高域部分のコントラストを上げることができ、高い解像度の映像を実現することができる輪郭補正プログラム記録媒体が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における輪郭補正装置の構成を示すブロック図である。
【図２】上記実施の形態１における輪郭補正装置を構成するＢＰＦ１０、ＢＰＦ１１の詳細な構成を示すブロック図である。
【図３】上記実施の形態１における輪郭補正装置を構成する差分算出手段の詳細な構成を示すブロック図である。
【図４】上記実施の形態１における輪郭補正装置を構成する重み付け演算手段の詳細な構成を示すブロック図である。
【図５】上記実施の形態１における輪郭補正装置の信号の波形を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２における輪郭補正装置の構成を示すブロック図である。
【図７】上記実施の形態２における輪郭補正装置を構成するレベル変換手段の詳細な構成を示すブロック図である。
【図８】上記実施の形態１２における輪郭補正装置の信号の波形を示す図である。
【図９】従来の輪郭補正装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０ 第１のＢＰＦ（周波数フィルタ手段）
１１ 第２のＢＰＦ（周波数フィルタ手段）
１２ 遅延素子（遅延補償手段）
１３ 遅延素子（遅延補償手段）
１４ 演算素子（第1の演算手段）
１５ 演算素子（第２の演算手段）
１６ 差分算出手段
１７ 重み付け演算手段
１８ 加算器（加算手段）
６０ レベル変換手段
Claims (7)
- 映像の輝度信号が順々に１画素づつ入力される輪郭補正装置において、
入力された輝度信号の任意の周波数帯域成分を抽出出力する第１の周波数フィルタ手段と、
上記第1の周波数フィルタ手段の出力値とは異なる帯域の信号を抽出出力する第２の周波数フィルタ手段と、
上記入力された輝度信号、及び上記第１の周波数フィルタ手段の出力に対し、上記第１及び第２の周波数フィルタ手段、及び上記第２の周波数フィルタ手段でそれぞれ生じた遅延を補償する第１及び第２の遅延補償手段と、
上記第２の遅延補償手段により遅延補償された上記第1の周波数フィルタ手段の出力値に対し所定の乗算を行う第１の演算手段と、
上記第２の周波数フィルタ手段の出力値に対し所定の乗算を行う第２の演算手段と、
上記第１と第２の演算手段の出力値の差分を演算する差分演算手段と、
上記第１の演算手段の出力値と、上記第２の演算手段の出力値とを、上記差分の大きさにより、それぞれの重み付けを変えて合成する重み付け演算手段と、
上記第１の遅延補償手段にて遅延補償された上記輝度信号に対し、上記重み付け演算手段の合成結果を輪郭補正信号として加算する加算手段とを備えたことを特徴とする輪郭補正装置。 - 請求項１記載の輪郭補正装置において、
上記第１の周波数フィルタ手段は、上記入力された輝度信号の変化点を抽出し、
上記第２の周波数フィルタ手段は、上記第１の周波数フィルタ手段で抽出した信号の変化点を抽出出力するものであることを特徴とする輪郭補正装置。 - 請求項１記載の輪郭補正装置において、
上記第１の周波数フィルタ手段は、入力された任意の画素Ａと、上記画素Ａに対してその１画素前に入力された画素Ｂと、上記画素Ａに対してその１画素後に入力された画素Ｃとについて、
画素Ｂ−（画素Ａ＋画素Ｃ）／２
に相当する演算を行い、
上記第２の周波数フィルタ手段は、上記第１の周波数フィルタ手段から出力された値Ａと、該値Ａに対してその１画素前に上記第１の周波数フィルタ手段から出力された値Ｂと、上記値Ａに対してその１画素後に上記第１の周波数フィルタ手段から出力された値Ｃとについて、
値Ｂ−（値Ａ＋値Ｃ）／２
に相当する演算を行うことを特徴とする輪郭補正装置。 - 請求項１記載の輪郭補正装置において、
上記差分演算手段は、
上記第1の演算手段が出力した値と上記第２の演算手段が出力した値のそれぞれの絶対値を演算し、
上記算出したそれぞれの絶対値の差分値に任意の正数を乗算し、
上記乗算結果に任意の値を加算し、
上記加算結果に対し上限、下限を制限した値を上記差分として出力することを特徴とする輪郭補正装置。 - 請求項１記載の輪郭補正装置において、
上記重み付け演算手段は、
ka×第１の演算手段の出力値＋kb×第２の演算手段の出力値
を演算することにより重み付け演算を行うものであり、
上記パラメータkaは、上記差分演算手段より出力される差分値Kが増加する場合はその値が増加し、上記差分値Kが減少する場合はその値が減少するものであり、
上記パラメータkbは、上記差分値Kが増加する場合はその値が減少し、上記差分値Kが減少する場合はその値が増加するものであることを特徴とする輪郭補正装置。 - 映像の輝度信号を順々に１画素づつ入力して輪郭補正する輪郭補正方法であって、
入力された輝度信号の任意の周波数帯域成分を抽出出力する第１の周波数フィルタリングステップと、
上記第１の周波数フィルタリングステップによる出力値に対し、これとは異なる帯域の信号を抽出出力する第２の周波数フィルタリングステップと、
上記第１および第２の周波数フィルタリングステップの出力値に対しそれぞれ所定の乗算を行う演算ステップと、
上記演算ステップによる２つの演算結果の差分を演算する差分演算ステップと、
上記演算ステップの２つの演算結果を、上記差分演算ステップの演算結果により、それぞれの重み付けを変えて合成する重み付け演算ステップと、
上記入力された輝度信号に対し上記第１の周波数フィルタリングステップ、及び上記第１及び第２の周波数フィルタリングステップで生じた遅延が補償された輝度信号に対し、上記重み付け演算ステップによる合成結果を輪郭補正信号として加算する加算ステップとを含むことを特徴とする輪郭補正方法。 - 映像の輝度信号を順々に１画素づつ入力して輪郭補正する輪郭補正プログラムを記録した情報記録媒体であって、
入力された輝度信号の任意の周波数帯域成分を抽出出力する第１の周波数フィルタリングステップと、
上記第１の周波数フィルタリングステップによる出力値に対し、これよりも帯域を限定した信号を抽出出力する第２の周波数フィルタリングステップと、
上記第１および第２の周波数フィルタリングステップの出力値に対しそれぞれ所定の乗算を行う演算ステップと、
上記演算ステップによる２つの演算結果の差分を演算する差分演算ステップと、
上記演算ステップの２つの演算結果を、上記差分演算ステップの演算結果により、それぞれの重み付けを変えて合成する重み付け演算ステップと、
上記入力された輝度信号に対し上記第１の周波数フィルタリングステップ、及び上記第１及び第２の周波数フィルタリングステップで生じた遅延が補償された輝度信号に対し、上記重み付け演算ステップによる合成結果を輪郭補正信号として加算する加算ステップとを含む輪郭補正プログラムを記録したことを特徴とする輪郭補正プログラム記録媒体。
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