JP2557039B2

JP2557039B2 - Ｙ／ｃ分離フイルタ

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Publication number: JP2557039B2
Application number: JP58248351A
Authority: JP
Inventors: 哲二郎近藤
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1983-12-27
Filing date: 1983-12-27
Publication date: 1996-11-27
Anticipated expiration: 2011-11-27
Also published as: JPS60139090A

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」この発明は、デイジタル信号に変換された複合カラー
テレビジヨン信号から輝度信号及び搬送色信号を分離す
るY/C分離フイルタに関する。

「背景技術とその問題点」従来のデイジタルY/C分離フイルタとして、カラーサ
ブキヤリア周波数sc（NTSC方式で3.58MHz）を中心と
する通過帯域を有するバンドパスフイルタ、くし形フイ
ルタにより構成された垂直方向のY/C分離フイルタ、又
は両者を直列に接続した２次元Y/C分離フイルタが知ら
れている。

しかし、１次元Y/C分離フイルタ及び２次元Y/C分離フ
イルタに拘らず、入出力データの統計的特性に基いて設
計された従来の固定係数Y/C分離フイルタは、平均的な
特性のデータには有効であるが、特徴のあるデータに関
して誤差が大きくなる欠点がある。つまり、係数は、大
部分を占める定常的特性のデータによつて決められてい
るため、細かい絵柄や変化のある所では、Y/C分離の精
度が極端に低下する。

この問題点を解決するために、３ラインのカラービデ
オデータの絶対値から、ライン間の相関の程度を検出
し、この検出された相関のうちで、強い相関を有するラ
インのデータの単純な平均値を用いて垂直方向のY/C分
離を行なう適応形のY/C分離フイルタが考えられてい
る。しかし、相関の検出は、垂直方向の上下でしかなさ
れず、また、平均値を分離出力としているために、Y/C
分離の精度が低い欠点があつた。

「発明の目的」この発明は、高精度のY/C分離を行なうことができる
適応形の２次元Y/C分離フイルタの提供を目的とするも
のである。

「発明の概要」この発明は、入力ディジタルカラービデオ信号のY/C
分離の対象となる現在の画素データとこの画素データの
存在するラインおよびこのラインの同一フィールド内の
前後のラインに含まれる複数の周辺画素データとよりな
る入力ディジタルカラービデオ信号の２次元領域に対応
した２次元データを入力ディジタルカラービデオ信号よ
り抽出する２次元データ抽出回路と、２次元データの現在の画素データと周辺画素データとの
レベル差に基づいて２次元データ単位でパターン分類を
行なう２次元パターン分類回路と、２次元データを用いて現在の画素データから輝度信号成
分を分離演算処理するものであって、その分離特性がパ
ターン分類に対応して定められている複数Ｎ個の輝度信
号分離回路と、２次元パターン分類回路の出力に基づいて複数Ｎ個の輝
度信号分離回路のうちいずれかの出力の輝度信号成分を
選択して出力する輝度信号出力回路と、入力ディジタルカラービデオ信号の現在の画素データか
ら輝度信号出力回路の出力を差し引いて入力カラービデ
オ信号に含まれる色信号成分を出力する色信号出力回路
とからなることを特徴とするY/C分離フィルタである。

「実施例」以下、この発明の一実施例について図面を参照して説
明する。この一実施例の全体の構成を示す第１図におい
て、１は、例えば４sc（scはカラーサブキヤリア周
波数）のサンプリング周波数のデイジタル複合カラービ
デオ信号が供給される入力端子を示し、このデイジタル
カラービデオ信号が２次元データ抽出回路２に供給され
る。２次元データ抽出回路２は、処理の対象とする現画
素データの周辺の画素データを取り出すもので、現画素
データのライン及びこのラインの前後のラインに含まれ
る画素データが抽出される。入力デイジタルビデオ信号
は、２次元データ抽出回路２で所定量の遅延を与えられ
て減算回路３に供給される。この減算回路３には、後述
のような分離処理により分離された輝度信号Ｙが供給さ
れる。出力端子４に輝度信号Ｙが得られ、減算回路３の
出力端子５に搬送色信号Ｃが得られる。

この一実施例は、１次元Y/C分離フイルタと２次元Y/C
分離フイルタとを組合わせたものである。一般に、１次
元Y/C分離の方が２次元Y/C分離に比して、分離後の出力
の信号のなまりが少ないので、１次元のY/C分離を優先
的に行なうようにしている。

第１図において、６が１次元の横方向の定常性検出回
路を示し、この定常性が検出されると、検出出力が１
（ハイレベル）となる。９が１次元の縦方向の定常性検
出回路を示し、この定常性が検出されると、検出出力が
同様に１（ハイレベル）となる。７が１次元横方向のY/
C分離フイルタを示し、このY/C分離フイルタ７により分
離された輝度信号がANDゲート８に供給され、検出出力
が１の時にANDゲート８及びORゲート14を介して出力端
子４に取り出される。また、10が１次元縦方向のY/C分
離フイルタを示し、このY/C分離フイルタ10により分離
された輝度信号がANDゲート11に供給される。定常性検
出回路９の検出出力及びインバータ13で反転された定常
性検出回路６の検出出力がANDゲート12に供給され、こ
のANDゲート12の出力がANDゲート11に供給される。この
ANDゲート11の出力に取り出された輝度信号がORゲート1
4を介して出力端子４に導かれる。

１次元Y/C分離において、現在の画素データと同一ラ
インの周辺画素を用いた横方向のY/C分離が縦方向のY/C
分離より優先してなされる。また、ANDゲート12の出力
がインバータ15により反転されたもの及びインバータ13
の出力がANDゲート16に供給される。したがつて、ANDゲ
ート16の出力は、横方向及び縦方向の何れの１次元のY/
C分離もされない時に１となり、この時に２次元のY/C分
離がなされる。

２次元のY/C分離は、入力デイジタルカラービデオ信
号が２次元の複数のパターン例えば2¹⁶個のパターンの
何れに該当するかを調べ、そのパターンに関し、最適な
Y/C分離処理を行なうものである。第１図において、17
は、２次元ブロツクデータ抽出回路２からの現画素デー
タの周辺の画素データを用いて、現画素データと周辺の
画素データとのレベル差によつてパターン分けを行なう
２次元パターン分類回路を示す。この２次元パターン分
類回路17からパターンに応じた複数ビツト例えば６ビツ
トのセレクトデータが出力され、このセレクトデータが
ゲート回路18を介してデコーダ19に供給される。デコー
ダ19からは、６ビツトのセレクトデータに応じて、37ビ
ツトのうち１ビツトのみが１となるセレクト信号が発生
する。また、６ビットのセレクトデータが全て０のとき
は、37ビットの出力は全て０になる。この37ビツトの各
ビツトがANDゲートA₁,A₂,…A₃₇に供給される。

F₁,F₂,…F₃₇は、２次元Y/C分離フイルタを示す。この
２次元Y/C分離フイルタF₁〜F₃₇の夫々は、Y/C分離の演
算処理が異なるもので、２次元Y/C分離フイルタF₁〜F₃₇
の夫々からの輝度信号Y₁,Y₂,…Y₃₇がANDゲートA₁,A₂,…
A₃₇に供給される。１次元のY/C分離ができず、ANDゲー
ト16の出力が１となり、ゲート回路18を介してパターン
データがデコーダ19に供給されると、ANDゲートA₁〜A₃₇
のうちでデコーダ19からのセレクト信号に応じたものを
介して輝度信号が取り出される。この輝度信号がORゲー
ト14を介して出力端子４に取り出される。

第２図は、この発明の一実施例の１次元Y/C分離動作
のフローチヤートを示すものである。１次元処理のスタ
ートから、条件1,条件2,条件3,条件4,条件５の夫々を満
たすかどうかが順次判定され、これらの条件のひとつで
も満足する時には、１次元横方向処理のY/C分離がなさ
れる。また、条件１から条件５までが満足されない時に
は、条件６が満足されるかどうかが調べられ、条件６が
満たされると、１次元縦方向処理のY/C分離がなされ
る。

第３図は、この一実施例におけるサンプリング周波数
４scの画素データの２次元配列及び各画素データの搬
送色信号成分の位相関係を拡大して示すもので、水平の
線が１フイールド内のラインLM2,LM1,L0,L1,L2を夫々示
し、垂直方向の線が水平方向のサンプリング位置……Ｉ
−2,I−1,I,I＋1,I＋2,……を夫々示す。サンプリング
位置の間隔は、（1/4sc）である。そして、画素デー
タは、例えばラインL0のサンプリング位置Ｉ−４の時
に、L0（Ｉ−４）で表わされる。ここでは、画素データ
L0（Ｉ）（白抜きの四角なドツトで示す）をY/C分離の
対象とする現在の画素データとしている。

サンプリング周波数が４scとされているので、同一
ライン上でサンプリング間隔の４倍の間隔ごとに位置す
る画素データ及び１ラインおきの同一のサンプリング位
置の画素データ（白抜きの円形ドツトで示される）が搬
送色信号成分に関して現在の画素データと同位相のもの
となる。また、同一ライン上でサンプリング間隔の２倍
の間隔ごとに位置する黒い円形のドツト並びに同一サン
プリング位置で隣接するライン及びこの隣接するライン
から１ラインおきに位置する黒い円形のドツトが搬送色
信号に関して現画素データと逆位相のものである。更
に、白の三角形のドツトがπ/2の位相ずれを有するもの
であり、黒の三角形のドツトが−π/2の位相ずれを有す
るものである。

１次元のY/C分離のための定常性検出回路６及び９で
なされる検出即ち条件１〜条件６が満足されるかどうか
の検出について、第４図を参照して説明する。第４図
は、条件１〜条件６の夫々の内容と１次元Y/C分離の処
理の内容を示すものである。

横方向の１次元Y/C分離の処理は、同一ラインL0上の
近い画素データL0（Ｉ−２）及びL0（Ｉ＋２）を用いてＹ＝〔L0（Ｉ−２）＋２×L0（Ｉ）＋L0（Ｉ＋２）〕/4 の演算によりなされる。縦方向の１次元Y/C分離の処理
は、上下のラインの最も近い画素データLM1（Ｉ）,L1
（Ｉ）を用いてＹ＝〔LM1（Ｉ）＋２×L0（Ｉ）＋L1（Ｉ）〕/4 の演算によりなされる。

条件１〜条件５は、現画素データと同一のラインの画
素データL0（Ｉ−７）,L0（Ｉ−６），…L0（Ｉ），…L
0（Ｉ＋６）,L0（Ｉ＋７）を用い、これらの画素データ
で搬送色信号が同位相の２つの画素データのレベル差の
絶対値がしきい値例えば８ビット量子化データに対して
９以下であるかどうかを調べるものである。条件１は、
現画素データL0（Ｉ）に対して左右対称に位置するL0
（Ｉ−５）〜L0（Ｉ＋５）の画素データの２画素データ
ずつの７組の差の絶対値がしきい値以下であるかどうか
を調べるものであり、７個の差の絶対値が全てしきい値
以下の場合に条件１が満たされているとされる。条件２
は、差の検出に用いる画素データを１個左にずらして、
即ちL0（Ｉ−６）〜L0（Ｉ＋４）の画素データを用いて
定常性の検出を行なうものである。条件３は、画素デー
タを１個右にずらし、L0（Ｉ−４）〜L0（Ｉ＋６）の画
素データを用いるものである。更に、条件４は、左へ２
個シフトされた画素データL0（Ｉ−７）〜L0（Ｉ＋３）
を用い、条件５は、右へ２個シフトされた画素データL0
（Ｉ−３）〜L0（Ｉ＋７）を用いるものである。

これらの定常性検出のための条件１〜条件５のうち
で、条件１が満足される場合が他の条件２〜条件５と比
べて極めて多い。条件２〜条件５を用いるのは、１次元
の横方向のY/C分離処理できる率をなるべく多くするた
めである。

定常性検出回路９によりなされる縦方向の定常性検出
は、条件６に他ならない。条件６は、現画素データのラ
インL0に含まれる画素データと、ラインL0の上側の２ラ
イン（ラインLM2,LM1）と下側の２ライン（ラインL1,L
2）に含まれる画素データとのレベル差の絶対値がしき
い値（例えば10）以下かどうかを調べ、７組の差の絶対
値が全てしきい値以下の時に条件６が満たされるものと
される。

上述の条件１〜条件６のしきい値は、コンピユータシ
ユミレーシヨンによつて求められたものである。第５図
は、コンピユータシユミレーシヨンの説明に用いるブロ
ツク図である。カラービデオカメラ21によつて標準的な
静止画像を撮影し、夫々がデイジタル回路構成のマトリ
ツクス回路22、ローパスフイルタ23,24,25、直交変調器
26,混合器27によつてサンプリング周波数が４sc、１
サンプル８ビツトのデイジタル複合カラービデオ信号を
形成する。このデイジタル複合カラービデオ信号を評価
の対象とするY/C分離フイルタ28に供給し、出力端子29
及び30の夫々に分離された輝度信号及び搬送色信号を取
り出す。また、ローパスフイルタ23からの輝度信号の真
の値とY/C分離フイルタ28からの分離輝度信号とが減算
回路31に供給され、両者の差が誤差信号として出力端子
32に取り出される。

カラービデオカメラ21によつて、１種類のみならず複
数の異なつた絵柄の画像を撮影し、出力端子32には、複
数枚の画像に含まれる全画素データの誤差信号が得られ
る。この誤差信号がコンピユータに供給され、Y/C分離
フイルタ28の評価がなされる。この評価の一例として
は、誤差分散を求める方法がある。Y/C分離フイルタ28
として、この一実施例における横方向の１次元Y/C分離
フイルタが適用され、誤差が小さいY/C分離を行なうた
めのしきい値が求められる。同様に、Y/C分離フイルタ2
8として、縦方向の１次元Y/C分離フイルタが適用され、
しきい値が求められる。

上述の１次元Y/C分離ができない非定常部では、２次
元Y/C分離がなされる。以下に、２次元Y/C分離について
説明する。

２次元Y/C分離は、現画素データL0（Ｉ）の近傍で且
つ同位相の８個の画素データの夫々を現画素データL0
（Ｉ）とレベル比較し、この比較出力を４個のクラスに
分け、クラス分けの結果を用いて2¹⁶個のパターンに分
類し、37個の２次元Y/C分離処理から各パターンに最適
なY/C分離処理を選択するようになされる。現画素デー
タと周囲の８個の画素データの夫々との差は、次のよう
に求められる。

LD1＝L0（Ｉ−４）−L0（Ｉ） LD2＝LM1（Ｉ−２）−L0（Ｉ） LD3＝LM2（Ｉ）−L0（Ｉ） LD4＝LM1（Ｉ＋２）−L0（Ｉ） LD5＝L0（Ｉ＋４）−L0（Ｉ） LD6＝L1（Ｉ＋２）−L0（Ｉ） LD7＝L2（Ｉ）−L0（Ｉ） LD8＝L1（Ｉ−２）−L0（Ｉ）これらの差のデータは、第６図Ａに示すように分布す
る。次に、差のデータを第６図Ｂに示すように、しきい
値＋LS以上の区分１と、（０〜＋LS）の区分２と、（−
LS〜０）の区分３と、−LS以下の区分４とに分ける。し
たがつて、これらの差のデータLD1〜LD8のとりうる組合
せ即ちパターンは、（4⁸＝2¹⁶）通りとなる。

上述のパターン分類を行なう２次元パターン分類回路
17は、第７図に示すように、減算回路41と比較回路42と
クラス分け回路43とテーブルが格納されたROM44とから
構成される。減算回路41では、現画素データL0（Ｉ）が
その周辺の８個の画素データの夫々から減算され、差の
データLD1〜LD8が比較回路42に供給される。差のデータ
LD1〜LD8は、第７図において破線図示のように、極性を
示す１ビツトと共に後段に伝送され、この極性を示す１
ビツトがクラス分け回路43において用いられる。

比較回路42には、しきい値＋LS及び−LSが供給され、
差のデータLD1〜LD8の夫々と＋LSの比較並びに差のデー
タLD1〜LD8の夫々と−LSの比較がなされる。この比較出
力と極性を示すビツトとがクラス分け回路43に供給さ
れ、８個の差のデータLD1〜LD8の夫々が区分1,区分2,区
分3,区分４の何れに属するかが判定される。例えば差の
データLD1が正でしきい値＋LSより小さい時には、この
差のデータLD1が区分２に属するものとクラス分けされ
る。区分１〜区分４は、夫々２ビツトにより表わされ、
計16ビツトの出力がクラス分け回路43から発生し、ROM4
4に供給される。

ROM44は、16ビツトのクラス分けの出力がアドレスと
して供給され、６ビツトのセレクトデータを発生するテ
ーブルが格納されたものである。この６ビツトのセレク
トデータは、第１図に示すように、ゲート回路18を介し
てデコーダ19に供給され、37通りの２次元Y/C分離回路F
₁〜F₃₇の何れかにより分離された輝度信号Y₁〜Y₃₇を選
択するためのセレクト信号として用いられる。ROM44
は、クラス分け回路43から出力される２次元パターンの
データの夫々に関して、最適な２次元Y/C分離処理を指
定するデータを発生する。

第８図は、37種類の２次元Y/C分離処理を示すもの
で、夫々の処理によつて輝度信号Y₁〜Y₃₇が分離され
る。１次元Y/C分離の定常性の判断と同様に、コンピユ
ータシユミレーシヨンにより、2¹⁶個の２次元パターン
の各々でどの２次元Y/C分離の処理が最も誤差が小さく
なるかが調べられ、その結果に基いてROM44のテーブル
が作成されている。これによつて、入力画像データの２
次元パターンに応じて最適の２次元Y/C分離を行なうこ
とができる。

上述のこの発明の一実施例における１次元Y/C分離処
理及び２次元Y/C分離処理は、係数が２の整数倍を分母
とするものであるため、演算回路の構成が簡単とできる
ものである。

２次元パターンの分類としては、上述の一実施例の他
に種々の変形が可能である。例えば現画素データの近傍
の他の画素データとの差データを下記のように求めても
良い。

LD1＝LM1（Ｉ−２）−L0（Ｉ） LD2＝LM1（Ｉ＋２）−L0（Ｉ） LD3＝L1（Ｉ−２）−L0（Ｉ） LD4＝L1（Ｉ＋２）−L0（Ｉ） LD5＝LM1（Ｉ−１）−L0（Ｉ＋１） LD6＝LM1（Ｉ＋１）−L0（Ｉ−１） LD7＝L1（Ｉ−１）−L0（Ｉ＋１） LD8＝L1（Ｉ＋１）−L0（Ｉ−１）また、差データのクラス分けとしては、４個の区分の
他に、正及び負の２つの区分を用いても良い。

更に、２次元Y/C分離処理の候補を第８図に示すもの
より、少なくしたり、より多くしても良い。例えば第８
図において、番号1,2,3,4,13,14,19,20,21,30,31,37の
２次元Y/C分離処理に対して、下記のY/C分離処理を加え
た13種類の候補を用いても良い。

〔LM1（Ｉ−１）＋LM1（Ｉ＋１）＋L0（Ｉ−１）＋L0（Ｉ＋１）＋L1（Ｉ−１）＋L1（Ｉ＋１）〕/6 また、２次元Y/C分離処理は、上述のものと異なり、
現画素データの近傍の複数の画素データの１次結合とし
て輝度信号を分離するものを用いても良い。

一例として、第９図に示すように、現在の画素データ
Z₅の周辺の画素データZ₁,Z₂,Z₃,Z₄,Z₆,Z₇,Z₈,Z₉を用
い、これらに重み付け係数a₁,a₂,a₃,…a₉を乗じること
で輝度信号を分離できる。即ちＹ＝a₁Z₁＋a₂Z₂＋a₃Z₃＋……＋a₉Z₉ となる。この重み付け係数a₁〜a₉は、最小自乗法によ
り、誤差が最小となるように定められる。第10図は、重
み付け係数a₁〜a₉の一例を示すもので、実係数は、ハー
ドウエアの簡略化のために、整数近似され、更に、分
子，分母の夫々が２のべき乗の分数とされている。この
重み付け係数a₁〜a₉を、各２次元パターンに応じて最適
なものに設定することにより、誤差の少ないY/C分離を
行なうことができる。

また、この発明は、４sc以外の任意のサンプリング
周波数でデイジタル化された場合に対して適用すること
ができる。

「発明の効果」この発明に依れば、２次元パターンによつて、入力画
像の特徴を検出するので、入力画像の細かい特徴に良く
適合したY/C分離処理を行なうことができる。この発明
は、垂直方向の３個の画素データのうちで相関が強いと
判定された２個のサンプルデータの単純平均値を用いる
従来の適応型のY/C分離回路に比して分離の精度を向上
させることができる。

また、この一実施例のように、１次元Y/C分離と２次
元Y/C分離とを組合せると共に、１次元Y/C分離の処理を
優先させる構成は、精度が良く、分離出力のなまりが少
ない利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のブロツク図、第２図はこ
の発明の一実施例の動作説明に用いるフローチヤート、
第３図はこの発明の一実施例の画素データの２次元配列
の一部を示す略線図、第４図は１次元Y/C分離処理の説
明に用いる略線図、第５図はY/C分離の評価の方法の説
明に用いるブロツク図、第６図は２次元Y/C分離の説明
に用いる略線図、第７図は２次元パターン分類回路の一
例のブロツク図、第８図は２次元Y/C分離処理の一例を
示す略線図、第９図及び第10図は２次元Y/C分離処理の
他の例の説明に用いる略線図である。１……デイジタルカラービデオ信号の入力端子、４……
輝度信号の出力端子、５……搬送色信号の出力端子、6,
9……１次元の定常性検出回路、7,10……１次元のY/C分
離回路、17……２次元パターン分類回路、F₁〜F₃₇……
２次元のY/C分離回路。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】入力ディジタルカラービデオ信号のY/C分
離の対象となる現在の画素データとこの画素データの存
在するラインおよびこのラインの同一フィールド内の前
後のラインに含まれる複数の周辺画素データとよりなる
上記入力ディジタルカラービデオ信号の２次元領域に対
応した２次元データを上記入力ディジタルカラービデオ
信号より抽出する２次元データ抽出手段と、上記２次元データの上記現在の画素データと上記周辺画
素データとのレベル差に基づいて上記２次元データ単位
でパターン分類を行なう２次元パターン分類手段と、上記２次元データを用いて上記現在の画素データから輝
度信号成分を分離演算処理するものであって、その分離
特性が上記パターン分類に対応して定められている複数
Ｎ個の輝度信号分離手段と、上記２次元パターン分類手段の出力に基づいて上記複数
Ｎ個の輝度信号分離手段のうちいずれかの出力の輝度信
号成分を選択して出力する輝度信号出力手段と、上記入力ディジタルカラービデオ信号の上記現在の画素
データから上記輝度信号出力手段の出力を差し引いて上
記入力カラービデオ信号に含まれる色信号成分を出力す
る色信号出力手段とからなることを特徴とするY/C分離フィルタ。