JPH01215185A - 輪郭補償回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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信号の輪郭補償回路に係り、特に
動きのある被写体を撮影した場合に発生する解像度の低
下を抑圧する輪郭補償回路に関する。

〔従来の技術〕

現在、テレビジョン信号の入力装置としてテレ　　　　
゛ビカメラが広く用いられている。このテレビカメラ装
置は光学像を電気信号に変換する撮像デバイスを使用し
ている。撮像デバイスは「イメージセンサ」木内雄二著
１日刊工業新聞社）Ｐ８４〜Ｐ８６にあるように、入射
した光信号を電荷信号に変換した後、静電容量に蓄積す
る蓄積動作を行っている。この蓄積動作により撮像素子
のＳ／Ｎは大幅に改善される。例えば３０万画素のセン
サーにおいて蓄積動作を行えば、蓄積を行なわない場合
と比較して３　Ｘ　１０”倍の改善効果がある。しかし
ながら、信号蓄積により残像が発生し、移動する被写体
を撮影する場合や、カメラを移動させた場合に、この残
像は像のボケとなって解像度の低下が発生するという問
題がある。この残像はシステムの信号蓄積時間に依存澄
るもので、システム残像と呼ばれ画質を低下させる要因
となっている。

近年、高品位テレビジョン方式が注目されているが、こ
の方式は走査線数：１１２５本、信号帯域：２０ＭＨｚ
以上と従来方式に比べ、走査線数。

信号帯域とも拡大され、極めて精細度の高い映像を提供
することが可能である。この高品位テレビ方式では走査
線数、信号帯域とも拡大されたのに対し、毎秒の撮像コ
マ数（フレーム周波数）は６０Ｈｚと従来方式と同じ規
格となっている。そのため毎秒の信号蓄積時間は従来方
式と何ら変わることがなく、精細度が大幅に向上したた
め、以前より一層システム残像による鮮鋭度の低下が視
覚的に知覚され易くなってきた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のシステム残像の軽減のため、機械式のシャッタや
固体撮像素子では不要電荷を掃き出す電子シャッタなど
が提案されている。このシャッタの動作では蓄積時間を
短かくすることで残像の発生、すなわち解像度の低下を
防止している。しかしながら、シャッタ動作によれば、
蓄積する電荷量が減少しＳ／Ｎの低下が避けられず、残
像が発生しても解像度低下のない静止被写体部分では雑
音による画質低下だけが生じ問題となる。また。

解像度を高める他の方法として輪郭補償回路を用いる方
法がある。高品位テレビ方式の輪郭補償回路としては「
広帯域輪郭補償器」三橋哲雄ＮＨＫ技研月報昭和４８年
１０月号に記載されているものなどがある。上述の文献
の輪郭補償器では画面に対して一律な輪郭補償を行うた
め、動被写体部と静止被写体部で補償量を調節すること
はできない６輪郭補償器は、解像度向上と同時に雑音も
強調してしまうため、動画部分に着目して補償量を多く
すると静止部での雑音が大きく目立つ、また。

補償量を少なくすると動画部での解像度低下が発生する
。

本発明の目的は、静止被写体部分ではＳ／Ｎの低下が起
こらず、かつ移動する複写体を撮影した際に発生する解
像度の低下に対してはこれを補償する動き適応輪郭補償
回路を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、被写体の動き検出する回路と、被写体の動
いた部分の解像度を補償する輪郭補償回路を設けること
で達成できる。

〔作用〕

上記動き検出回路は被写体の動きを検出する。

動き量によって補償量を調節可能な輪郭補償回路は被写
体の動部分では補償量が多くなるように動作する。上記
の動作により鮮鋭度の低下する動被写体部分では解像度
が改善できる。かつ静止部分での雑音増加のない信号処
理が達成できる。

【実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図は本発明による動き適応ｉ輪郭補償回路のブロッ
ク図である。この回路は解像度を補償する輪郭補償回路
２．動き検出回路１．補償特性決定回路３から構成する
。この回路の映像信号入力は２系統に分岐し、一方は動
き検出回路１に、他方は輪郭補償回路２に入力する。動
き検出回路１は入力された信号から被写体の動きを検出
し解像度補償を行う領域を決定する。補償特性決定回路
３は動き検出回路１が決定した領域に対し高解像となる
補正信号を輪郭補償回路２に供給する。一方静止部に対
しては補正量を少なくする補正信号を供給する。上記の
動作により輪郭補償回路２の出力端には動く被写体に対
しては高解像度で、かつ静止部で雑音増加のない映像信
号が得られる。

第２図は第１図の輪郭補償回路２の内容を詳細に示した
図である。この輪郭補償回路は垂直輪郭補償回路４と水
平輪郭補償回路５からなる。この垂直輪郭補償回路４は
１水平走査期間遅延素子（ＬＨ遅延素子と記す）６，７
．加算回路８，９゜乗算回路１４から構成する。水平輪
郭補償回路５の構成は基本的に垂直輪郭補償回路４と同
じであり、ＩＨ遅延回路６，７の代わりに微少時間遅延
回路１１．１２が用いである。この微少時間遅延回路１
１．１２の遅延時間は後述する。

次に、簡単に輪郭補償回路の動作を説明する。

垂直、水平とも動作原理は同じなので、ここでは水平輪
郭補償回路５の動作を取り上げる。水平輪郭補償回路５
への入力信号をｆ　（ｔ）とし、微少時間遅延回路１１
．１２の遅延時間をτとすると。

微少時間遅延回路１１の出力端の信号はｆ　（ｔ　−τ
）、微少時間遅延回路１２の出力端の信号はｆ（ｔ−２
τ）となる。この回路では入力信号ｆ（１）と２で遅延
した信号を加算回路１３で加算する。この加算回路１３
の出力信号は ｆ（ｔ）＋ｆ（ｔ−２τ）　　　　　　　・・・（１）
となる。この信号を乗算回路１５により振幅を１／２に
調整し、さらに極性を反転する。この信号と微少遅延回
路１１の出力信号を加算回路１６により加え合わせる。

その結果、加算回路１６の出力信号ＥＨは Ｅｏ＝ｆ（ｔ−τ）−−（ｆ（ｔ）＋ｆ（ｔ−２τ））
・・・（２）となる。ここで入力信号ｆ　（ｔ）を正弦
波と考え、ｆ　（ｔ　）＝ｓｉｎωｔ　　　　　　　　
　　　−（３）とおくと、 Ｅｏ＝ｓｉｎω（ｔ−ｔ）　−−（ｓｉｎωｔ＋ｓｉｎ
ω（ｔ−２ｔ））＝（１−ｃｏＳωｔ）ｓｉｎω（ｔ　
−τ）　　　　　　−（４）というτをパラメータとす
るくし型特性となる。

この信号にある係数Ｒを乗じ、微妙時間遅延回路１９の
信号と加算すると ｆ’　（ｔ）＝＝ｓｉｎω（ｔ−τ）＋ｋ（１−ｃｏｓ
ωｒ）ｓｉｎω（ｔ−τ）＝　（１＋ｋ（１−ｃｏｓω
ｔ））ｓｉｎω（ｔ−τ）　　−（５）となる、（５）
式からｋを変化させることで輪郭補償量を調整できるこ
とが分る。また、τを変化させることで強調する周波数
を可変できることが分る。

以上説明したことを第３図で模式的に説明する。

第３図は水平輪郭補償回路５に矩形波状の信号１９を入
力した場合を示す図である。この矩形波信号１９は被写
体が移動したため、エツジ部分の高域成分が失なわれ、
台形になっている。第３図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（
Ｄ）、（Ｅ）、ＣＦ）は第２図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）
、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）での波形である。第２図（Ｅ
）点では第３図（Ｅ）のように輪郭強調信号が得られ、
この信号（Ｅ）を第３図（Ｂ）信号と加え合わせること
で、輪郭が強調され高解像度となった第３図（Ｆ）の信
号が得られる。

垂直輪郭補償回路４では、遅延時間が１水平走査線期間
、あるいはその整数倍に限られるため、強調周波数が走
査線数で定まるということを除けば上記水平輪郭補償回
路５の動作と同じであることは言うまでもない。

上述した垂直輪郭補償回路４と水平輪郭補償回路５とは
従続に接続しである。そのため入力された信号はまず垂
直輪郭補償回路４で垂直輪郭信号が取りだされ、続いて
水平輪郭補償回路５により水平輪郭信号が抽出される。

これらの垂直、水平輪郭信号は、ＩＨ遅延回路６の８力
を微少時間遅延回路１９によりτだけ遅延し位相関係の
合致した原信号と加算する。そして加算回路１８から水
平、垂直とも輪郭を補償した高解像度な信号を得る。

次に動き検出回路１、補償特性決定回路３の動作を説明
する。第２図の動き検出回路１は被写体の動き方向と移
動量、すなわち動きベクトルを検出する回路である。こ
の動きベクトルの検出手法は本発明の主旨とは直接関係
がないので詳述しないが、例えばｒＭＵＳＥ用動きベク
トル検出装置」、テレビジョン学会技術報告ＴＥＢＳ１
０３−５゜Ｖ　ｏ　Ｑ　９　、　Ｎａ　２　ｐ　ｐ　２
５−３０　、１９８５に記載されているような装置であ
れば検出できる。補償特性決定回路３は上記動き検出回
路１により得られる被写体の動きベクトル信号を用いて
１輪郭信号の大きさ、水平強調周波数を決定する。

その制御特性の１例を第４図に示す。

第４図（Ａ）は動きベクトルの水平方向成分と第２図の
利得調整回路１７の利得Ｒの関係を示す図、第４図Ｂは
動きベクトルの垂直方向成分と第２図の利得調整回路１
０の利得Ｒ′の関係を示す図、第４図（Ｃ）は動きベク
トルの水平成分と微少遅延回路１１．１２の遅延時間τ
の関係を示す図である。

まず第４図（Ａ）の特性について説明する。検出した動
きベクトルの水平方向成分は移動被写体の水平方向の移
動スピードを表わす。撮像系の蓄積時間が同じであるな
ら、移動スピードが速いほど、発生するボケは多く解像
度の低下が大きい。

そこで移動スピードが速いほど、すなわちベクトルのＸ
成分が大きいほど、輪郭信号が多くなるよう利得調整回
路１７の利得Ｒを大きくする。同様に動きベクトルの垂
直成分は垂直方向の被写体の移動スピードに対応するの
で、ベクトルの大きさに応じて利得調整回路１０の利得
Ｒ′を第４図（Ｂ）に示すように制御する。いずれの利
得カーブにおいても、ある一定のスピード以上では利得
を小さくする特性とする。−室以上の動き量で利得を小
さくする理由は人間の視覚特性によるものである。すな
わち視覚は被写体の動きがある一定以上では、物体を追
従することができなくなり、それ以上のスピードでは利
得を高めなくとも解像度の低下は知覚されないからであ
る。したがって、利得を押える事で雑音の増加を防ぐ事
ができる。

次に動きベクトルと遅延時間τの制御特性について説明
する。被写体の移動速度が速いほど、像ボケの発生する
領域は広くなることは前にも述べた。像のボケ領域が大
きいということは、空間周波数の点から考慮すると、よ
りカットオフの低い空間ローパスフィルタがかけられた
のと等価である。すなわち、移動速度の速い被写体はど
、カットオフ周波数は低い周波数となる。そこで、移動
する速度が速いほど補償する周波数が低域側になるよう
に遅延時間τを調整する。　　　　　゛前述したように
水平輪郭補償回路の特性は（３）式に示したようなくし
型フィルタの特性、すなわち Ｃ（τ）＝　１−ｃｏｓ２７Ｃ（１１ｔ　　　　　　　
　　　−（４）となるので１強調されるピーク周波数は
上式を微分して求めると ω＝ｍ／２で　（ｍ＝１．２．３・・・）　・・・（５
）となる。実際にはｍ＝１の周波数が強調周波数となる
。よって強調周波数を低周波側にシフトするにはτを大
きくすれば良く、動きベクトルの大きさと、遅延時間の
関係は第４図（ｃ）のような特性とすれば良い、なおこ
こで、ある動きベクトル以上で、τを減少特性とするの
は先にのべた人間の視覚特性によるものである。

なお、第４図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示した制御特性
は１例であり、その意図するところは人間の視覚特性に
見合った制御することにある。それにはに、に’　、τ
ともある動きベクトル以上では減少もしくは一定とする
特性とすれば良く、これらの特性をいろいろ組み合わせ
ることで、より高度な輪郭補償が可能となる。

次に画面内での補償量決定方法を説明する。被写体の動
きベクトルを検出するには画面を第５図に示すような複
数のブロックに分割して処理することが有力である。各
ブロック毎に動きベクトルが検出されると、そのベクト
ルに対応して水平輪郭補償量、垂直輪郭補償量が決定さ
れる。第６図。

第７図はその様子を示した図である。横軸はブロック番
号、縦軸は補償量を表わしている。各ブロック内でベク
トルに対応して補償量を一律に定めると、図中の棒グラ
フのようになる。このようにするとブロックの境界部に
おいて補償量が急峻に変化し、画質の違いによってブロ
ックが知覚され易くなる。そこで境界部は補償量を除々
に変化させ、ブロックが知覚されないようにする。具体
的には、ベクトルから得られた補償特性を低減通過フィ
ルタに通じ、境界部の急峻な変化を緩和する。

図中の点線がその制御特性を示している。

なお、ブロック毎の動き検出はラスタースキャンに同期
して実行することができない場合がある。

そのような動き検出を行う場合は、輪郭補償回路の入力
信号を１フレ一ム期間遅延させ、動き検出結果を得た後
に輪郭補償を行う形式とすれば良い。

第８図は動き適応輪郭補償回路の他の実施例である。本
回路と第２図の差１士輪郭補償回路の構成方法にある。

第８図の実施例では、微少時間遅延回路３０．３１を通
り、２τの時間だけ遅れた信号をＩＨ−２τの遅延時間
の遅延回路３２に入力する。この信号を再び２τの遅延
を行う。次に上記と同様にＩＨ−２での遅延回路３５に
入力する。

さらにこの出力も２τの遅延を行う。上記のように構成
した遅延回路の各出力は、それぞれ利得調整回路３８−
ｙ４６により利得調整を行い、−括して加算回路４７に
入力し、この加算回路４７から輪郭強調された出力信号
を得る。上記の処理を画面上で考察すると、３×３のマ
スクを用いた空間フィルタリング処理そのもので、フィ
ルタの係数、すなわち利得調整回路３８〜４６の利得を
制御することで高域強調フィルタから、低域通過フィル
タまで実現できる。第９図（Ａ）、（Ｂ）は空間フィル
タの１例を示した図である。第９図（Ａ）は原信号をス
ルーするフィルタ、（Ｂ）は高域を強調するフィルタで
ある。被写体の動部分では第９図（Ｂ）のフィルタを、
また静止部では（Ａ）のフィルタとなるように利得を制
御すれば本発明の主旨である動き適応輪郭補償が実現で
きる。また、第９図（Ｂ）は第９図（Ｃ）のαの値をす
べて１とした高域強調フィルタであるが、被写体の動き
ベクトルの値によってこのαの値を細かく制御すればな
お良い結果が得られる。

第１０図は第２図の輪郭補償回路の変形を示した実施例
である。第２図の実施例では、垂直輪郭補償後、水平輪
郭の補償を行ったのに対し、本実施例は水平輪郭、垂直
輪郭の順に補償を行う回路構成となっている。いずれの
場合も全く同じ効果が得られる。また、水平、垂直の両
方向に補償を行う場合はどの効果は得られないが、水平
または垂直のいずれか一方の補償のみを行い回路を簡易
化できる。

なお１本発明は移動する被写体を撮影した際に信号蓄積
の結果発生する残像の処理を中心に説明してきた。シス
テム的に発生する残像と撮像デバイス固有の残像は何ら
区別する必要はなく、本方式による解像度の改善効果は
残像の多く発生する撮像デバイスを用いた場合に有効で
あることば言うまでもない。また本処理方式はアナログ
処理方式、デジタル処理方式、いずれの場合にも有効で
あることは明らかである。

〔発明の効果〕

以上、本発明によれば、移動する被写体を撮像した際に
発生する解像度の低下を十分に改善できる。また動画領
域と静止画領域を選択的に処理することでシャッター動
作のような静止部でのＳ／Ｎ低下が発生しない０以上２
つの優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の輪郭補償回路のブロック図、第２図は
第１図を詳細に示した図、第３図は輪郭補償の過去を示
す図、第４図は補償特性の１例を表わす図、第５図は補
償量の決定方法を示す図、第６図及び第７図はそれぞれ
水平・垂直輪郭補償量の決定を示す図、第８図及び第１
０図は輪郭補償回路の他の実施例、第９図は輪郭補償空
間フィルタの一例を示す図である。 １・・・動き検出回路、２・・・輪郭補償回路、３・・
・補償特性決定回路、４・・・垂直輪郭補償回路、５・
・・水平輪郭補償回路、６，７・・・ＩＨ遅延回路、１
１゜１２．１９・・・微少時間遅延回路、８，９，１３
゜１６．１８・・・加算回路、１０，１４，１５，１７
第　１　図 猪　／θ　区 ’ｆ、２　　図 拓３　口 ｔＡ＞　　　　？　　　　　　　入ｎ　”　′５　ｆ’
ｉ）’拓　４　図 重力さベクトルノド平メ（４ｒ　− ψ力３ペクトフレ少！へ４ト→ 申Ｂベクトル２）ぐ乎Ｍ１ メ　５　図 ろｕ　　Ｂｌｚ　　Ｂ：３　１３＋今Ｆ３ｒ５　　シ８
／７Ｂｕ　　　Ｂｉ＋　　　Ｂ３１　　Ｂ今＋　　７３
ｓｒ′ｆＩ　８　図 １　　　　　片９図 （Ａ）（１３） ４７　力Ｏ算回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも被写体の動き量を検出する回路と、被写
   体の動きに応じて補償量を決定する回路と、輪郭補償回
   路とを備え、上記検出した複写体の動き量に基づいて輪
   郭補償量を設定することを特徴とする輪郭補償回路。 ２、上記動き量検出回路は複写体の水平ならびに垂直の
   移動量を検出し、検出した水平ならびに垂直の移動量に
   応じて、２次元輪郭補償回路の水平輪郭補償量、垂直輪
   郭補償量を所定の値に調節することを特徴とする請求項
   １記載の輪郭補償回路。 ３、少くとも上記動き量が所定の値以下においては上記
   補償量が動き量の増加に対して増加することを特徴とす
   る請求項１記載の輪郭補償回路４、上記動き量の検出お
   よび輪郭の補償は画面内の複数箇所で行うことを特徴と
   する請求項１記載の輪郭補償回路。 ５、上記輪郭補償回路は輪郭信号の利得、及び強調周波
   数を被写体の動きに応じて所定の値に設定し得る構成と
   することを特徴とする請求項１記載の輪郭補償回路。