JPH0646813B2 - Ｎｔｓｃ適応型輪郭抽出フイルタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、輝度信号と色信号とが周波数多重されてい
るＮＴＳＣ複合映像信号から輪郭信号をディジタル的に
抽出するＮＴＳＣ適応型輪郭抽出フィルタに関する。

〔従来の技術〕

画像情報からその輪郭成分を抽出する方式は、古くから
各方面により種々提案されており、例えばテレビジョン
受像機においては、輝度信号から輪郭信号を抽出し、こ
れを元の輝度信号に加え合わせることにより画像の鮮鋭
度の向上を図っている。

ＮＴＳＣ方式の複合映像信号Ｓ(t)は、輝度信号Ｙ(t)
と、２つの色差信号Ｕ(t)及びＶ(t)の色副搬送波ｆｓｃ
＝3.579545ＭHzで直角２相変調した色信号Ｃ(t)との複
合信号となっている。即ち、 Ｓ(t)＝Ｙ(t)＋Ｃ(t) ＝Ｙ(t)＋Ｕ(t)sin２πｆｓｃｔ ＋Ｖ(t)ｃｏｓ２πｆｓｃｔ 従来、行なわれているこの種の輪郭抽出フィルタは、ア
ナログ形式のものでもディジタル形式のものでも、例え
ば上述の複合映像信号Ｓ(t)から上述の輝度信号Ｙ(t)を
分離し、この分離された輝度信号Ｙ(t)に対し、水平輪
郭抽出フィルタにより、水平輪郭信号を得、また、垂直
輪郭抽出フィルタにより垂直輪郭信号を得るという構成
が一般的であった。以下、水平輪郭抽出フィルタ及び垂
直輪郭抽出フィルタについて説明する。

第４図は従来のディジタル方式の水平輪郭抽出フィルタ
の一例を示す図である。第４図において、入力端子１か
らＡ／Ｄ変換器２のアナログ複合映像信号が与えられ
る。Ａ／Ｄ変換器２はアナログ信号をディジタル信号に
変換するものであって、変換したディジタル信号を輝度
信号と色信号とに分離する輝度信号色信号分離回路３
（以下ＹＣ分離回路と記す）に与える。ＹＣ分離回路３
によって分離された輝度信号は水平輪郭抽出フィルタ８
に与えられる。この水平輪郭抽出フィルタ８は第１の遅
延回路５１と第２の遅延回路５２と係数回路６と加算回
路７とから構成される。水平輪郭抽出フィルタ８から抽
出された輪郭信号は出力端子４に出力される。

次に、第４図に示した水平輪郭抽出フィルタの動作につ
いて説明する。

入力端子１に入力されたアナログ複合映像信号は、Ａ／
Ｄ変換器２に与えられ、ここである定められた標本化周
波数ｆｓにより、ディジタル複合映像信号に変換され
る。Ａ／Ｄ変換器２から出力されたディジタル複合映像
信号は、ＹＣ分離回路３によって輝度信号と色信号とに
分離され、該分離された輝度信号は、水平輪郭抽出フィ
ルタ８の第１の遅延回路５１に与えられるとともに、加
算回路７にも与えられる。第１の遅延回路５１の出力
は、第２の遅延回路５２に与えられるとともに、係数回
路６にも与えられ、この係数回路６で第１の遅延回路５
１の出力信号は“−２倍”される。ここで、上記第１及
び第２の遅延回路５１，５２の遅延時間は上述の標本化
周波数ｆｓの逆数で定められており、Ａ／Ｄ変換回路２
の出力であるディジタル信号系列の１標本間隔Ｔとなる
よう設定されている。

加算回路７では、ＹＣ分離回路３の出力と係数回路６の
出力と第２の遅延回路５２の出力とが加算される。従っ
て、ＹＣ分離回路３の出力信号である輝度信号ｆ(t)が
ある時刻ｔ＝ｎＴでｆ（ｎＴ）であったとすると、上述
の説明から理解されるように、加算回路７の出力には、 ｆ(nT)−2f｛（n-1）Ｔ｝＋ｆ｛（n-2）Ｔ｝ が得られる。これは、上述の輝度信号ｆ(t)の画面上水
平方向の２次微分であり、従って輝度信号の水平方向高
域成分、即ち水平方向の輪郭信号が抽出される。

第５図は従来のディジタル方式の垂直輪郭抽出フィルタ
の一例を示す図である。第５図において、垂直輪郭抽出
フィルタ９は第３，第４の遅延回路５３，５４と係数回
路６と加算回路７とによって構成され、Ａ／Ｄ変換器２
及びＹＣ分離回路３は第４図のものと同様である。第
３，第４の遅延回路５３，５４の遅延時間は１水平走査
時間となるように構成され、係数回路６及び加算回路７
は第４図の場合と同様に構成され、係数回路６は第３の
遅延回路５３の出力を“−２倍”し、加算回路７はＹＣ
分離回路３の出力と係数回路６の出力と第４の遅延回路
５４の出力とを加算する。従って、第４図における説明
から明らかなように、第５図に示した垂直輪郭抽出フィ
ルタでは、ＹＣ分離回路３の出力信号である輝度信号に
対して、画面上垂直方向の２次微分をすることになり、
輝度信号の垂直方向の高域成分、即ち垂直方向の輪郭信
号が抽出される。

第６図は第４図に示した水平輪郭抽出フィルタと第５図
に示した垂直輪郭抽出フィルタとを重ね合わせて構成し
た従来の輪郭抽出フィルタを示す図である。第６図にお
いて、輪郭抽出フィルタ１０は水平方向及び垂直方向の
輪郭信号を抽出するフィルタであって、第１，第２の遅
延回路５１，５２は第４図で説明した第１，第２の遅延
回路５１，５２と同一の遅延時間を有するものである。
また、第５，第６の遅延回路５５，５６は１水平走査時
間から第１，第２の遅延回路５１，５２の有する遅延時
間を差引いた遅延時間となるように構成されている。従
って、第１の遅延回路５１の遅延時間と第５の遅延回路
５５の遅延時間とを合わせた遅延時間は１水平走査時間
となり、第２の遅延回路５２の遅延時間と第６の遅延回
路５６の遅延時間とを合わせた遅延時間は１水平走査時
間となっている。

係数回路６は入力信号を“−４倍”するように構成さ
れ、加算回路７はＹＣ分離回路３の出力と第５の遅延回
路５５の出力と係数回路６の出力と第２の遅延回路５２
の出力と第６の遅延回路５６の出力とを加算するように
構成されている。即ち、輪郭抽出フィルタ１０は、第５
の遅延回路５５，第１の遅延回路５１，第２の遅延回路
５２，第６の遅延回路５６，係数回路６，及び加算回路
７で構成される垂直輪郭抽出フィルタと、第１の遅延回
路５１，第２の遅延回路５２，係数回路６及び加算回路
７によって構成される水平輪郭抽出フィルタとを重ね合
わせた構成となっており、これにより垂直輪郭信号及び
水平輪郭信号を抽出することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように従来の輪郭抽出回路は、輝度信号を使用して
輪郭信号を抽出していたために、複合映像信号を輝度信
号と色信号に分離するＹＣ分離回路に１水平走査時間信
号を遅延させる遅延回路が使用される場合、この遅延回
路と輪郭抽出フィルタに必要な１水平走査時間信号を遅
延させる遅延回路とが共用できず、コストアップが避け
られないという難点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、複合映像信号から直接輪郭信号を抽出するこ
とにより、ＹＣ分離回路に必要な遅延回路と輪郭抽出フ
ィルタに必要な遅延回路とを共用でき、安価な輪郭信号
抽出フィルタを提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る適応型輪郭抽出フィルタは、ＮＴＳＣ方
式の複合映像信号をＡ／Ｄ変換したディジタル信号の当
該標本点と、該当該標本点に対して１走査ライン上の走
査線上で当該標本点と色副搬送波の位相が同じでかつこ
れに最も近接する第１及び第２の隣接標本点と、当該標
本点に対して、上記第２及び第１の標本点と対称な位置
にある第３及び第４の隣接標本点とについて、データの
抽出タイミングにおいて同時タイミングで前記５つの標
本点の各標本値を抽出するために必要とする複数の遅延
回路と、上記当該標本点と，前記の第１，第４の２つの
斜め方向の隣接標本点を考慮した計３つの標本値を用い
て、これら３つの標本点が並ぶ第１方向の輪郭信号を抽
出する第１の輪郭抽出フィルタと、上記当該標本点と，
当該標本点と斜め方向で隣接する第２，第３の２つの隣
接標本点とを考慮した新たな３つの標本値を用いて、こ
れら３つの標本点が並ぶ第２方向の輪郭信号を抽出する
第２の輪郭抽出フィルタとを備え、上記第１及び第２方
向の輪郭信号の絶対値を直接比較し、絶対値の大きい方
の輪郭信号を出力するようにしたものである。

〔作用〕

この発明においては、当該標本点とその１ライン上及び
下に得られる当該標本点と色副搬送波が同位相の斜め方
向の複数の隣接標本点の標本値を用いて、第１，第２の
フィルタでそれぞれ当該標本点の輪郭成分を抽出し、ま
た当該標本点及び上記隣接標本点の標本値を用いて画像
の変化の方向を検出し、該検出結果の絶対値比較により
上記第１，第２のフィルタの出力のいずれかを選択して
出力するようにしたから、Ｙ／Ｃ分離と輪郭抽出の両シ
ステムを統合して考えた場合にＹＣ分離回路に必要なラ
イン遅延回路と輪郭抽出フィルタに必要なライン遅延回
路とを共用でき、ライン遅延回路を削減することができ
る。

また、画像変化方向の検出，つまり上記第１及び第２方
向の輪郭信号の選択を、第１及び第２方向の輪郭信号そ
のものの大きさを比較して行っているため、上記第１及
び第２方向の輪郭信号を切り替えるための切替え信号の
発生回路を、第１及び第２方向の輪郭信号の大小を比較
する比較回路と、その前段の上記各輪郭信号の絶対値を
とる絶対値回路のみという簡単なハードウエア構成で実
現することができる。しかも、上記のように画像変化方
向の検出を、第１及び第２方向の輪郭信号そのものの、
つまり隣接標本点の標本値の差分だけでなく当該標本点
の標本値をも含めた信号変化量の大小比較により行って
いるため、当該標本点の状況をフィードバックした形で
の適応的コンセプトのもとで，当該標本点を加味した上
での輪郭抽出をより忠実に行うことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。第１図は
この発明の一実施例によるＮＴＳＣ適応型輪郭抽出フィ
ルタの構成を示し、図において、１はアナログ信号であ
る複合映像信号の入力端、２はＡ／Ｄ変換回路、１１は
輪郭抽出フィルタ、３０は入力複合映像信号の色副搬送
波周波数ｆｓｃの３倍又は４倍の周波数ｆｓで同期発振
する標本化パルス発生回路、４は出力端である。

上記輪郭抽出フィルタ１１において、２０ａ，２０ｂは
上記Ａ／Ｄ変換回路２の出力である標本値系列を色副搬
送波の１周期分遅延する第１，第２の遅延回路であり、
標本化周波数が４ｆｓｃの場合は、上記標本値系列を４
標本期間（４Ｔ）遅延させ、３ｆｓｃの場合は３標本期
間（３Ｔ）遅延させるものである。２１ａ，２１ｂは上
記Ａ／Ｄ変換回路２の出力である標本値系列をほぼ１水
平走査時間遅延させる第１，第２のライン遅延回路であ
り、標本化周波数が４ｆｓｃの場合は、上記標本値系列
を１水平走査時間から２標本期間分だけ差し引いた時間
遅延させ、３ｆｓｃの場合は、２水平走査時間から1.5
標本期間分だけ差し引いた時間遅延させるものである。
そしてこれらの遅延回路により、第３図に示すように、
当該標本点Ｐ３と、それと色副搬送波の位相が等しい４
個の隣接標本点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ４，Ｐ５とが同時に得ら
れるようになっている。また、２２ａ，２２ｂは加算回
路、２３ａ，２３ｂはその入力を１／４倍する１／４倍
係数回路（以下１／４倍回路と記す）、２４ａ，２４ｂ
は第１，第２の減算回路、２５ａは第１の減算回路２４
ａの出力の絶対値をとる第１の絶対値回路、２５ｂは第
２の減算回路２４ｂの出力の絶対値をとる第２の絶対値
回路、３６はその入力を１／２倍する１／２倍係数回路
（以下１／２倍回路と記す）、２７は上記第１，第２の
絶対値回路２５ａ，２５ｂの出力を比較し、複合映像信
号が急激に変化している方向を検出する比較回路、２８
はこの比較回路２７の比較結果に応じて上記第１，第２
の減算回路２４ａ，２４ｂの出力のいずれか一方を選択
して出力するスイッチ回路、２９はこのスイッチ回路２
８の出力である輪郭信号の振幅を調整する乗算回路であ
る。

次に動作について説明する。

標本化パルス発生回路３０から複合映像信号の色副搬送
波周波数ｆｓｃの３倍または４倍の周波数ｆｓの標本化
パルスが出力され、該標本化パルスは上記Ａ／Ｄ変換回
路２に印加される。これによりＡ／Ｄ変換回路２は、上
記入力端１に印加されるアナログ複合映像信号をディジ
タル信号に変換する。上記標本化パルスにて標本化され
たＮＴＳＣ方式の複合映像信号の標本化信号系列は、画
面上色信号の位相に着目すれば第３図のごとき配列とな
る。なお、第２図においてラインｎは第ｎ番目の水平走
査線を示し、また４ｆ（●）は４ｆｓｃ系の標本点、３
ｆ（〇）は３ｆｓｃ系の標本点を示す。またｆは色副搬
送波を示す。

第３図はこの実施例の動作を説明するための図で、上記
第２図の標本値系列に記号を付したものである。第１図
を使用して第３図のＰ３なる標本点の輪郭抽出について
説明する。

今ある時刻Ｔにおいて、上記Ａ／Ｄ変換回路２からＰ５
なる標本点の標本値が出力されたとすると、 第１の遅延回路２０ａの出力はＰ４なる標本点の標本値 第２の遅延回路２０ｂの出力はＰ１なる標本点の標本値 第１のライン遅延回路２１ａの出力はＰ３なる標本点の
標本値 第２のライン遅延回路２１ｂの出力はＰ２なる標本点の
標本値 となる。

そして第１の加算回路２２ａでは上記Ａ／Ｄ変換回路２
の出力（Ｐ５）と上記第２の遅延回路２０ｂの出力（Ｐ
１）とが加算され、この出力は第１の１／４倍回路２３
ａで１／４倍される。次に上記第１のライン遅延回路２
１ａの出力は１／２倍回路２６で１／２倍され、第１減
算回路２４ａにおいてこの１／２倍回路２６の出力信号
から上記第１の１／４倍回路２３ａの出力信号が減算さ
れる。従ってこの第１の減算回路２４ａの出力信号は、 −１／４（Ｐ１なる標本点の標本値） ＋１／２（Ｐ３なる標本点の標本値） −１／４（Ｐ５なる標本点の標本値） となる。また、第２の加算回路２２ｂでは上記第１の遅
延回路２０ａの出力（Ｐ４）と上記第２の遅延回路２１
ｂの出力（Ｐ２）とが加算され、この出力は第２の１／
４倍回路２３ｂで１／４倍される。そして第２の減算回
路２４ｂにおいて、上記１／２倍回路２６の出力信号か
ら上記第２の１／４倍回路２３ｂの出力信号が減算さ
れ、従ってこの第２の減算回路２４ｂの出力信号は、 −１／４（Ｐ２なる標本点の標本値） ＋１／２（Ｐ３なる標本点の標本値） −１／４（Ｐ４なる標本点の標本値） となる。

さらに、上記第１の減算回路２４ａの出力は第１の絶対
値回路２５ａに印加され、絶対値がとられる。従って第
１の絶対値回路２５ａの出力信号Ｔ１は Ｔ１＝｜１／４（Ｐ１なる標本点の標本値） −１／２（Ｐ３なる標本点の標本値） ＋１／４（Ｐ５なる標本点の標本値） となる。また、上記第２の減算回路２４ｂの出力信号は
第２の絶対値回路２５ｂで絶対値がとられる。従って第
２の絶対値回路２５ｂの出力信号Ｔ２は、 Ｔ２＝｜１／４（Ｐ２なる標本点の標本値） −１／２（Ｐ３なる標本点の標本値） ＋１／４（Ｐ４なる標本点の標本値） となる。

上記第１の絶対値回路２５ａ，第２の絶対値回路２５ｂ
のそれぞれの出力信号Ｔ１，Ｔ２は比較回路２７に印加
され、該比較回路２７は上記Ｔ１，Ｔ２の大きさを比較
し、次に述べるスイッチ回路２８に制御信号を送出す
る。スイッチ回路２８には上記第１の減算回路２４ａの
出力信号と上記第２の減算回路２４ｂの出力信号とが印
加されており、上記比較回路２７は上記Ｔ１，Ｔ２が、 Ｔ１＞Ｔ２のときは第１の減算回路２４ａの出力信号が
スイッチ回路２８の出力となるように、Ｔ１≦Ｔ２のと
きは第２の減算回路２４ｂの出力信号がスイッチ回路２
８の出力となるように、スイッチ回路２８に制御信号を
送出する。そしてこのスイッチ回路２８の出力信号は乗
算回路２９に印加され、該乗算回路２９においてスイッ
チ回路２８の出力がＮ倍（Ｎ：実数）される。ここで乗
算Ｎは、図示しないが例えば外部からマイコン等により
制御される。

このような本実施例装置によれば、複合映像信号から直
接輪郭信号を抽出しているので、従来装置に比しライン
遅延回路の数を減らすことができ、コストを低減するこ
とができる。また、画像変化方向の検出，つまり当該標
本点，第１，第４の隣接標本点が並ぶ第１方向及び当該
標本点，第２，第３の隣接標本点が並ぶ第２方向の輪郭
信号の選択を、第１及び第２方向の輪郭信号そのものの
大きさを比較して行っているため、上記第１及び第２方
向の輪郭信号を切り替えるための切替え信号の発生回路
を、第１及び第２方向の輪郭信号の大小を比較する比較
回路２７と、その前段の上記各輪郭信号の絶対値をとる
絶対値回路２５ａ，２５ｂのみという簡単なハードウエ
ア構成で実現することができる。しかも、上記のように
画像変化方向の検出を、第１及び第２方向の輪郭信号そ
のものの、つまり隣接標本点の標本値だけでなく、当該
標本点の標本値を含めた信号変化量の大小比較により行
っているため、当該標本点での輪郭抽出をより適応的に
忠実に行うことができる。さらに本実施例では、隣接標
本点が着目標本点に対し斜めの位置に存在することか
ら、水平輪郭信号，垂直輪郭信号及び斜めの方向の輪郭
信号が同時に抽出できる。

なお、上記実施例における１／４倍回路と１／２倍回路
とは、入力信号に対する乗数が１：２の関係にあれば他
の組合せでも良いことは勿論である。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、当該標本点と、その色
副搬送波が上記当該標本点のそれと同位相であるその周
りの第１〜第４の隣接標本点とにより、複合映像信号か
ら直接輪郭信号を抽出し、さらに当該標本点と上記隣接
標本点により画像の変化の方向を検出してその方向の画
素信号を用いて輪郭信号を抽出するようにしたので、従
来装置に比しライン遅延回路が少なくてすみ、また精度
の良い輪郭信号を抽出できる効果がある。

また、画像変化方向の検出，つまり上記当該標本点及び
第１，第４の隣接標本点が並ぶ第１方向と当該標本点及
び第２，第３の隣接標本点が並ぶ第２方向の輪郭信号の
選択を、第１及び第２方向の輪郭信号そのものの大きさ
を比較して行っているため、上記第１及び第２方向の輪
郭信号を切り替えるための切替え信号の発生回路を、第
１及び第２方向の輪郭信号の大小を比較する比較回路
と、その前段の上記各輪郭信号の絶対値をとる絶対値回
路のみという簡単なハードウエア構成で実現することが
でき、しかも、上記画像変化方向の検出は、隣接標本点
の標本値だけでなく、当該標本点の標本値を含めた信号
変化量の大小比較により行われるため、当該標本点での
輪郭抽出をより忠実に適応的に行うことができる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による輪郭抽出フィルタを
示すブロック図、第２図及び第３図は該フィルタにおけ
る標本値系列を示す図、第４図は従来の水平輪郭抽出フ
ィルタの構成を示す図、第５図は従来の垂直輪郭抽出フ
ィルタの構成を示す図、第６図は従来の輪郭抽出フィル
タの構成を示す図である。 図において、１は入力端子、２はＡ／Ｄ変換器、４は出
力端子、２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂは遅延回路、
２３ａ，２３ｂ，２６は係数回路、２２ａ，２２ｂは加
算回路、２４ａ，２４ｂは減算回路、２５ａ，２５ｂは
絶対値回路、２７は比較回路、２８はスイッチ回路、１
１は輪郭抽出フィルタ、３０はパルス発生回路である。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−35085（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−35086（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−35087（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−189792（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−7293（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−40788（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−241386（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ＮＴＳＣ方式の複合映像信号を入力とし、
   該複合映像信号の輪郭成分を抽出するＮＴＳＣ適応型輪
   郭抽出フィルタにおいて、 上記複合映像信号を水平走査周波数に同期した周波数で
   標本化するＡ／Ｄ変換回路と、 ディジタル化された複合映像信号の当該標本点の標本値
   と、当該標本点に対して１走査ライン上の走査線上で上
   記当該標本点と色副搬送波の位相が同じでかつこれに最
   も近接する第１及び第２の隣接標本点と、当該標本点に
   対して、上記第２及び第１の標本点と対称な位置にある
   第３及び第４の標本点の各標本値を同時に抽出するため
   の遅延回路と、 上記当該標本点，上記第１の隣接標本点，及び上記第４
   の隣接標本点の標本値を用いて、上記当該標本点におけ
   る、上記３つの標本点が並ぶ方向の輪郭成分を抽出する
   第１の輪郭抽出フィルタと、 上記当該標本点，上記第２の隣接標本点、及び上記第３
   の隣接標本点の標本値を用いて、上記当該標本点におけ
   る、上記３つの標本点が並ぶ方向の輪郭成分を抽出する
   第２の輪郭抽出フィルタと、 上記第１及び第２の輪郭抽出フィルタの出力を直接比較
   する比較回路と、 該比較回路の比較結果に応じて上記第１または第２の輪
   郭抽出フィルタのいずれか一方の出力を選択する選択回
   路とを備えたことを特徴とするＮＴＳＣ適応型輪郭抽出
   フィルタ。