JPH0744676B2 - 画素修整装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は例えばディジタルビデオテープレコーダ等の画
像のディジタル記録再生の画素修整装置に関するもので
ある。

従来の技術 従来の画素修整装置としては、例えば特開昭60−226075
号公報に示されているディジタルデータ再生回路があ
る。

第５図はこの従来の画素修整装置をディジタルVTRに適
用した場合の構成例であり、１は入力であるデータとフ
ラグの系列から対象画素（以後、被修整画素と同義で用
いる。）の推定値を算出する補間フィルタである。２は
補間フィルタ１によって算出された推定値と対象点の元
値及びエラーフラグからマルチプレクサ３を制御する回
路である。４は補間フイルタ１に見合う処理ステップ数
入力データを遅延させる回路である。

以上のように構成された従来の画素修整装置において
は、補間フイルタ１によって入力画素値を推定する。制
御回路２は、入力画素の元値とフラグ及び前記推定値と
選ぶ。入力画素のエラーフラグが無効を示しているなら
ば入力画素値は誤っている可能性が強い。従って前後す
る画素からの推定値によって置換させる必要がある。こ
れを修整と呼ぶ。しかし、入力となる画素系列があるま
とまった画素集合、ブロック単位でエラー符号化（例え
ばリードソロモン符号化）がなされ、再生時にブロック
単位でエラー検出するようなディジタルVTRの応用で
は、ブロック単位で無効を示すエラーフラグが付加され
誤りではない画素であるにもかかわらず、修整の対象と
なりうることが予見できる。本従来例では、これに対処
するため、修整のために閾値ｍを設け、入力画素の元値
Diとこれに対する補間フィルタ１による推定値Dcとの差
の絶対値|Di−Dc|がｍ以上でかつエラーフラグが無効を
示しているときにのみマルチプレクサ３を制御して推定
値Dcを出力する。

補間値と元値との差があまりない場合は修整の実行の有
無による画質への影響は少ないと考えられるが、本従来
例はディジタルデータの元値を正確に保存する意味で有
効である。

発明が解決しょうとする問題点 しかしながら上記のような構成では画像の２次元周波数
空間上の高域に当たる部分では推定値と元値との差分の
絶対値に対する出力が大きくなり、画像の高域成分を構
成する画素についてはエラーフラグによる無効の判定を
変更できないという問題点を有していた。

前記従来例では、補間フイルタの構成については特定し
ていないが例えば水平垂直の４近傍から画素を補間する
場合を仮定すると、その対象画素が真に誤っているか否
かの判定のための演算は第６図に示す次元ディジタルフ
イルタの出力を観察することであり、２次元周波数空間
上の伝達特性は以下の式で表現できる。

（４−Z^-1−Z⁺¹−W⁺¹−W^-1）/8 ここでＺ＝exp（２πjf_h/fs） Ｗ＝exp（２πjf_v/cph） fs＝標本化周波数［Hz］ cph＝走査線数／画面高 であり、 f_h＝水平周波数［Hz］ f_v＝垂直周波数［cph］ である。

前記の伝達関数を変形すると ＝（１−cos（２πfh/fs） ＋１−cos（２πfv/cph））/4 となる。

上記の伝達特性によれば余弦関数は1/2標本化周波数ま
で単調減少であるから、画像の高域成分については、伝
達特性が単調増加する。即ち画像の高域成分を形成する
画素についてのエラーフラグが無効を示しておれば、そ
れの真偽に関係なく修整の対象となってしまうことを意
味する。

特に画像における高域部分、細線や領域の輪郭部分では
誤修整になる恐れがある。例として取り上げた補間フイ
ルタをより一般的に解釈しても、エラーフラグの真偽の
判定に単純に補間値との誤差による閾値判定を用いる限
りにおいて、多くの有効画素を、無効であると判定する
可能性を持っていた。

本発明はかかる点に鑑み、画像の高域成分においても有
効無効判定が可能となる修整精度の高い画素修整装置を
提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明は、標本化されたディジタルデータの有効及び無
効を示すエラーフラグが付加された画像の画素系列を入
力とし、前記画素系列に属する少なくともエラーフラグ
が無効を示している各画素とその近傍画素に対して２次
元空間上のＮ方向（Ｎ≧２）の相関方向についての相関
の強さの並びである相関ベクトルなるＮ次元ベクトルを
複数個演算する相関演算回路と、前記画素系列中の画素
の中でエラーフラグが無効を示している画素または近傍
画素に対しての前記相関演算回路の前記複数の相関ベク
トルを評価し、複数の相関ベクトル間に同一性の相関が
認められるときは対象画素の無効とされたエラーフラグ
を有効と判定し前記複数のベクトル間に同一性の相関が
認められないときは無効と判定する有効性判定手段と、
少なくとも前記有効性判定手段により無効と判定された
画素に対してその近傍画素値により修整値を演算する演
算回路と、前記有効性判定回路により無効と判定された
画素についてその値を前記演算回路の出力と置換する置
換回路とを有することを特徴とする画素修整装置であ
る。

作用 本発明は前記した構成により画素系列に属する各画素毎
に２次元空間上のＮ方向（Ｎ≧２）の相関方向について
相関の強さを対象画素とその近傍画素に対してＮ項組で
表される複数の相関ベクトルを相関演算回路が出力す
る。有効性判定手段はエラーフラグが無効と判定された
画素に対して、前記複数の相関ベクトルに相関がない場
合はそれは対象の画素値が誤っているからであると見な
し真に無効であるとする。これとは逆に前記複数の相関
ベクトル間に同一性が認められるならば有効性判定手段
は対象画素は真に有効であるとする。

これとは別に前記対象画素についてその修整値を演算回
路が算出し、前記有効性判定手段によってエラーフラグ
が無効を示しかつ真に無効と判断された対象画素につい
て元値と修整値の置換が置換手段によって実行される。

実施例 入力である画素系列は垂直方向には250本の走査線、水
平方向には１走査線当り360標本点で構成されるとし、
各標本点は８ビットで量子化され各データにつき１ビッ
トのエラーフラグが既にエラー検出によって付加されて
いるものとする。前記入力画素系列は本実施例による修
整の後１走査線当り720標本点の画素系列に補間によっ
て変換されることを前提としており、特定せずも例えば
最下位ビットに補間に必要な情報が重畳されているもの
とする。エラー検出方法については同じく特定するもの
ではないが、例えば60データに４冗長データを加えるよ
うな（64、60）リードソロモン符号化されているブロッ
クに対して１重誤り訂正２重誤り検出を行う方法等が考
えられる。前記したエラー検出方法によれば２重誤り以
上の誤りに対して誤り訂正をせず、エラー検出ができる
範囲において全てのブロック内データに対してエラーフ
ラグを“無効”として付加することになる。本実施例で
はエラーフラグのビットが“0"であれば有効を、“1"で
有れば無効を示すものとして扱う。第１図、第２図及び
第４図を用いて、画素修整装置の第１の実施例を説明す
る。

第１図は本発明の第１の実施例の構成を説明するブロッ
ク図であり５、６、７、８、14は加算器、９、10、15、
16は減算器、11、12、13は入力を２倍とする乗算器17、
18は入力を1/4とする乗算器、19、20は入力を1/8とする
乗算器、21は乗算器17〜20の出力を受けて無効フラグの
真偽を判定する判定回路（Ｉ）、22は５種の修整値から
１つの修整値を選択するスイッチャ（II）、23は近傍画
素からの水平相関値と垂直相関値を比較し相関の強い方
向を１ビットデータとして出力する比較回路、24は入力
を1/2とする除算器、25、26、27、28、29、はORゲー
ト、30はスイッチャ22を近傍画素のエラーフラグ及び相
関の方向により制御する制御回路、31は修整値と元値を
選択するスイッチャ（Ｉ）、32はANDゲートである。

以上のように構成された第１の実施例について第２図及
び第４図を用いて説明する。第１図中５から20のブロッ
クは以下の演算を行っている。

e0＝a1＋a5 e1＝a3＋a7 e2＝a2＋a6 e3＝a0＋a4 v0＝（2x−e0）/4 h0＝（2x−e1）/4 h1＝（2e0−e2−e3）/8 v1＝（2e1−e2−e3）/8 本発明第１の実施例では判定回路（Ｉ）21は第２図に示
す如く構成されている。第２図において33、34は２入力
の差分を求める減算器、35、36は入力の２乗値を求める
ROMテーブル、37は加算器、38は平方根を求めるROMテー
ブル、39は入力の閾値との比較結果を１ビットで出力す
る判定回路（II）である。

ここでは、上記の演算結果v0,h0,v1,h1を２項組として
表される相関ベクトル（v0,h0），（v1,h1）のベクトル
間距離を求めている。演算は以下の通り行われる。

Ｄ＝（（v0−v1）^２＋（h0−h1）^２）^1/2 判定回路（II）38ではある閾値Ｓにたいして Ｄ＞Ｓならば１を Ｄ≦Ｓならば０を出力する これによって入力である２つの２項組間のベクトル間距
離が遠ければ“1"が判定回路I21によって出力されるこ
とになる。

一方比較回路23、制御回路30、スイッチャIII22及びOR
ゲート25〜28により修整値が選ばれる。

前記演算による中間結果e0,e1,e2,e3のうち１つが修整
値として本実施例では選ばれる。この選択動作を以下の
表１に示す。

表１において“0"、“1"は各画素のエラーフラグのOR出
力を意味し、“X"は任意の内容を意味する。以上のよう
に選択された修整値はスイッチャ（II）22を経て乗算器
24により1/2とされてスイッチャI31のＡ入力となる。

一方スイッチャＩのＢ入力には修整の対象となる画素Ｘ
の元値があり、ANDゲート32より画素Ｘのエラーフラグ
が“1"でありかつ、ORゲート29の出力が“1"であると
き、スイッチャ31はＡ入力即ち修整値を出力する。ORゲ
ート29の出力が１になるときは近傍８画素の中にエラー
フラグが“1"であるものがあるか、または判定回路Ｉの
出力が真に無効を示す“1"のときである。以上のように
構成された第１の実施例によれば、修整の対象となる画
素Ｘを中心に水平及び垂直相関の強さを表す２つの２項
組を１つは画素Ｘを含む４近傍から残る１つは画素Ｘを
含まない８近傍から求めている。

ここで前記v0,h0,v1,h1の２次元周波数応答v0（f_h,
f_v）,h0（f_h,f_v）,v1（f_h,f_v）,h1（f_h,f_v）は以下の式
で表すことができる。

h0（f_h,f_v）＝（１−cos（２πf_v/cph）/2 v0（f_h,f_v）＝（１−cos（２πf_h/f_s））/2 h1（f_h,f_v）＝cos（２πf_v/cph） ・（１−cos（２πf_h/f_s））/2 v1（f_h,f_v）＝cos（２πf_h/fs）・ （１−cos（２πf_v/cph））/2 但し f_s＝標本化周波数［Hz］ cph＝走査線数／画面高 であり、 f_h＝水平周波数［Hz］ f_v＝垂直周波数［cph］ である。

相関ベクトル（v0,h0）は対象画素Ｘをその計算に含
み、相関ベクトル（v1,h1）は対象画素Ｘをその計算を
含まない。

もし画素Ｘの値が真に有効即ち正しければ２つの相関ベ
クトルは以上の周波数応答よりf_h,f_vがともに高い場合
を除いてほぼ一致するはずである。例えばf_v＝０を仮定
するとh0とh1は一致しv0とv1は共に０となる。従って２
つのベクトル間距離は０となりエラーフラグが“1"と示
されていても画素値は有効と見なされる。

これとは逆に対象画素Ｘの値が真に無効であるならば、
上記のような画素相関の一致にならずその不一致は相関
ベクトル（v0,h0）、（v1,h1）間のベクトル間距離の大
きさによって表されることになる。本実施例ではこのベ
クトル間距離Ｄがある閾値Ｓを越えれば真に無効、越え
なければ真に有効と判定している。

一方本実施例では以上の相関ベクトルを求める過程にお
いて、修整値の候補e0,e1,e2,e3を演算し修整に必要な
ハードウエアを兼用している。また本実施例では相関ベ
クトル（v1,h1）を修整値の選択にも利用している。こ
れによって画素が無効と判断された場合にはより精度の
高い修整値を提供することができる。

本実施例によれば有効無効の判定を前記した画素相関の
一致不一致に依るため水平、垂直に限れば1/2標本化周
波数まで正確にその有効無効を判定することができる。

次に第１図における判定回路（Ｉ）21を第３図に示すが
如く構成にした第２の実施例を示す。

第１の実施例と第２の実施例は、判定回路（Ｉ）21の構
成についてのみ異なる。第３図において40、41は２入力
の差分を求める減算器、42、43は入力の絶対値を求める
絶対値回路、44、45入力の閾値との比較結果を１ビット
で出力する判定回路II、46はORゲートである。

第１の実施例においては２つの２項組によって表される
相関ベクトル間距離によって対象画素の有効無効を判定
したが、本実施例では各項の差分の絶対値のうち少なく
とも１つが所定の閾値を越えれば無効であると判定する
ところに特徴がある。

第１の実施例では相関の有無の判定に自乗演算や平方根
の演算を必要とし、この実現にROMを使用するものとし
た。しかしより簡便な応用ではベクトル間距離を算出せ
ずとも十分実用になると考えられ、本実施例では第１の
実施例に比してゲート数で評価されるハードウエア規模
を小さくすることができる。

なお第１及び第２の実施例で用いた乗算器の係数は総て
２のべき数であるから演算の実行はビットシフト等で実
現できるため特別な装置を必要とするものではなく構成
は容易である。

以上本発明の第１の実施例及び第２の実施例を説明し
た。以上の実施例では相関の比較に水平垂直の２方向の
みを用いたが、斜め方向を考慮して計４方向としてもよ
くこの場合の構成も本実施例から容易に導入でき、良好
な判定能力が期待できる。また相関の比較を修整の対象
となる対象画素を含む４近傍画素による相関ベクトルと
対象画素を含まない８近傍画素による相関ベクトルで行
ったが、異なる画素集合間の比較でもよく例えば、各画
素について対象画素と垂直水平の４近傍画素による相関
を測定しこれら相関ベクトルの不連続か否かを修整の対
象となる画素の近傍での相関の変化として観測するとし
てもよい。

発明の効果 以上説明したように本発明によれば、画素の有効無効の
判定を画素相関の変化を観察することを特徴とすること
により、細線や輪郭線等の画像の高域成分においても良
好な判定を行うことができ、ディジタル信号の原情報を
保全する意味においてまた誤修整を防ぐ意味において、
その実用効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における第１の実施例の画素修整装置の
ブロック図、第２図は本発明の第１の実施例における判
定回路のブロック図、第３図は本発明の第２の実施例に
おける判定回路のブロック図、第４図は修整の対象とな
る画素とその近傍画素の相対位置の説明図、第５図は従
来の画素修整装置のブロック図、第６図は同従来例の相
関検出に用いる近傍画素の相対位置の説明図である。 5,6,7,8,14,37……加算器、9,10,15,16,33,34,40,41…
…減算器、12,13,17,18,19,20,24……乗算器、25,26,2
7,28,29,46……ORゲート、32……ANDゲート、35,36……
自乗ROMテーブル、38……平方根ROMテーブル、42,43…
…絶対値化回路。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】標本化されたディジタルデータの有効及び
   無効を示すエラーフラグが付加された画像の画素系列を
   入力とし、前記画素系列に属する少なくともエラーフラ
   グが無効を示している各画素とその近傍画素に対して２
   次元空間上のＮ方向（Ｎ≧２）の相関方向についての相
   関の強さの並びである相関ベクトルなるＮ次元ベクトル
   を複数個演算する相関演算回路と、前記画素系列中の画
   素の中でエラーフラグが無効を示している画素または近
   傍画素に対しての前記相関演算回路の前記複数の相関ベ
   クトルを評価し、複数の相関ベクトル間に同一性の相関
   が認められるときは対象画素の無効とされたエラーフラ
   グを有効と判定し前記複数のベクトル間に同一性の相関
   が認められないときは無効と判定する有効性判定手段
   と、少なくとも前記有効性判定手段により無効と判定さ
   れた画素に対してその近傍画素値により修整値を演算す
   る演算回路と、前記有効性判定回路により無効と判定さ
   れた画素についてその値を前記演算回路の出力と置換す
   る置換回路とを有することを特徴とする画素修整装置。
2. 【請求項２】相関演算回路の出力である相関ベクトルを
   修整の対象となる対象画素に対して対象画素を含んで求
   めた第１の相関ベクトルと対象画素を除外してその近傍
   画素だけから求めた第２の相関ベクトルの２つとし、有
   効性判定手段は上記２つのベクトル間相関に依ることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の画素修整装置。
3. 【請求項３】有効性判定手段は、判定の対象となるエラ
   ーフラグが無効と示された画素とその近傍画素に対する
   複数の相関ベクトルのベクトル間距離とある閾値との比
   較によって判定することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の画素修整装置。
4. 【請求項４】有効性判定手段は、判定の対象となる第１
   の相関ベクトルと第２の相関ベクトル間のベクトル間距
   離とある閾値との比較によって判定することを特徴する
   特許請求の範囲第２項記載の画素修整装置。