JPH05130452A

JPH05130452A - 可変フイルタ装置

Info

Publication number: JPH05130452A
Application number: JP3286193A
Authority: JP
Inventors: Itaru Mimura; 到三村; Toshiyuki Akiyama; 俊之秋山
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-10-31
Filing date: 1991-10-31
Publication date: 1993-05-25

Abstract

(57)【要約】【目的】画面位置や時間に応じて係数を適応的に制御
する係数可変フィルタ装置において、ゲインばらつきに
よる固定パターン雑音の発生を防止する。【構成】画面の位置に応じて係数を可変する係数発生
装置４と、係数の総和値と所定の値を比較してフィルタ
ゲインの変動を検出する回路３と、このゲイン変動を補
正し新たな係数を発生する回路２と、この係数により制
御される可変係数フィルタ１から構成される。【効果】どのようなフィルタ係数に対しても、直流ゲ
インを一定に保てるためゲインばらつきにより発生する
固定パターン雑音の発生を抑圧でき、この雑音による画
質低下を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、可変フィルタ装置、更
に詳しくいえば、画像信号や音声信号等の信号を処理す
るフィルタ装置に係わり、特に、フィルタ特性を制御可
能なトランスバーサル型フィルタ装置の構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より画像信号処理分野では、例えば
画像の鮮鋭度改善や、雑音の除去のために２次元フィル
タ（空間フィルター）が用いられている。この一例をテ
レビカメラの輪郭補償回路を例に説明する。テレビジョ
ンカメラでは、使用するレンズ、撮像素子の特性により
撮影した画像の解像度が不足する場合があり、これを改
善する為に画像信号の空間周波数の高域部分を補償する
輪郭補償回路が開発されている。図２は従来知られてい
る輪郭補償回路の一例であり、遅延素子７、８、乗算回
路１０、加算回路９、１１からなるトランスバーサルフ
ィルタで構成されている。上記輪郭補償回路の補償特性
は、乗算回路１０のゲイン（フィルタの係数）によって
制御可能であるが、従来の輪郭補償回路ではその特性は
処理画像の画面内において一律であるのが普通であっ
た。

【０００３】通常のカメラレンズは、レンズの光軸近傍
の解像度は高いものの光軸から離れた画面周辺部に対応
する部分での解像度は低いという特性があり、この画面
周辺部での解像度低下が問題となってきている。特に高
解像度な映像サービスを主たる目的としたハイビジョン
方式のカメラでは、解像度の不均一さが画質妨害となっ
ている。上記のような問題を解消するため、本発明の出
願人らは画面位置に応じて補償特性を制御可能な適応型
輪郭補償回路を特許出願した。（特願昭６３−１５６６
４０号、特開平２−７６７８号）

【０００４】上記出願の適応型輪郭補償回路を、図３、
図４、図５により簡単に説明する。図３はテレビ画面１
４を模式的に表した図で、画面中心部及び周辺部をそれ
ぞれ１５および１６で示す。テレビカメラのレンズで
は、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、画面中心部１
５及び周辺部１６に対応して、それぞれ解像度特性１９
および２０の特性となる。画面周辺部の解像度２０は高
い空間周波数領域でレスポンスが低い。これに対し、画
面中心部の解像度１９は高い空間周波数領域で周辺部よ
りはレスポンスが高い。そこで、精細度の高い画像を撮
影すると、周辺部１６では解像度が不足し、解像度のよ
い中心部１５とは異なって撮影される。この解像度低下
特性を補償し画面内で常に均一な解像度を得るため、適
応型輪郭補償回路の補償特性を２１、２２に示すように
している。図５（ａ）及び（ｂ）はそれぞれは図４の補
償特性２１及び２２に対応した輪郭補償回路のデジタル
フィルタの係数である。図５の横軸はフィルタのタップ
位置であり、これは遅延回路の遅延時間に対応するもの
である。従って、画面内で一様な解像度を実現するに
は、フィルタ係数を画面の位置に適応して逐次更新して
図２の乗算回路を制御する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】画面位置に応じて輪郭
強調を適応的に行うために、上記出願の発明では画面の
位置毎に係数を変更可能なデジタルの空間フィルタを用
いている。このような係数可変のフィルタにより画像を
処理した際に、フィルタの直流ゲインに変動があると、
画面にゲインの不一致に起因した固定パターン雑音が発
生し画質が低下する。例えば、建物の壁や空のように直
流的に変動の少ない画像信号に対し、位置対応のフィル
タリングを行うと、フィルタ特性の切り替わり点で直流
ゲインが変化し、レベル差が生じてしまう。このような
直流変動に対し視覚は極めて敏感であり、信号の１％以
下の変動をも検知してしまう。この直流レベル変動が固
定パターン雑音となり画質妨害が発生する。従って本発
明の目的は直流レベル変動の無い可変フィルタ装置を提
供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による可変可変フィルタ装置は、可変係数フ
ィルタの係数を制御する手段と、上記可変係数フィルタ
の直流ゲインを一定に保持する手段とを備えてフィルタ
装置を構成した。上記可変係数フィルタの直流ゲインを
一定に保持する手段としての好ましい形態として以下手
段を用いてフィルタ装置を構成した。すなわち、（１）
デジタルフィルタの係数の総和を求める手段、（２）所
定の値と上記フィルタ係数の総和との差分値を求める手
段、（３）フィルタの係数値を上記差分値に応じて可変
補正する手段、を用いて構成した。

【０００７】

【作用】上記デジタルフィルタの係数の総和を求める手
段は、フィルタリングを行う係数の総和を計算する。こ
れにより、このフィルタの直流ゲインが求まる。所定の
値とフィルタ係数の総和値との差分値を求める手段は、
上記所定の直流ゲインと、計算したフィルタの直流ゲイ
ンとのゲイン差を求める。さらに、フィルタの係数値を
差分値に応じて可変補正する回路は、空間フィルタのゲ
イン変動を補正し、全ての空間周波数特性に対して同一
の直流ゲインとなるように補正する働きがある。上記の
作用により、フィルタ係数を変更しその周波数特性を制
御した際にも直流ゲイン変動は発生せず、固定パターン
雑音による画質妨害の発生を防止できる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明による可変フィルタ装置の一実施例
の構成を表すブロック図である。本実施例は、フィルタ
１、係数発生回路２、ゲイン検出回路３、係数補正回路
４から構成されている。係数発生回路２は、画像の位置
やレンズの情報を得て、画面位置に対応した係数を発生
する。この係数を表す信号は、２系統に分岐され、一方
はゲイン検出回路３に、また他方は係数補正回路４に入
力される。ゲイン検出回路３は入力された係数値の総和
を求め、この総和値と所定の値との差信号を係数補正回
路４に出力する。係数補正回路４は、入力された差信号
を用いてフィルタ係数を補正し、その結果を係数可変フ
ィルタ１に出力する。フィルタ１は、端子５から入力さ
れる画像信号に対し、係数補正回路４から出力される係
数を用いてフィルタリング処理を行い、その結果を画像
データ出力として端子６に出力する。

【０００９】図６は、図１の係数可変フィルタ１の１実
施例の構成を示した回路図である。ここでは理解を容易
にするため３タップの１次元フィルタを例にフィルタの
動作を説明する。係数可変フィルタ１は容易に２次元に
拡張できることは言うまでもない。図６に示した係数可
変フィルタは、遅延回路（Ｄと略記する）２５、２６、
乗算回路２７、２８、２９、及び加算回路３０から構成
されたトランスバーサル型フィルタである。端子３１か
ら入力された画像データ入力信号は、直列に接続された
遅延回路２５、２６に導かれ、それぞれ遅延時間Ｄの遅
延を行う。端子３１からの入力信号及び遅延回路２５、
２６からの出力信号は、それぞれ乗算回路２７、２８、
２９に入力され、乗算回路２７、２８、２９によりフィ
ルタ係数（Ｃ-1、Ｃ0、Ｃ+1）を乗じられ、その後加算
回路３０に入力される。加算回路３０は、係数を乗じた
画素データ信号を全て加算し、画像データ出力として出
力端３２に出力する。以上の動作により、入力した画像
データ入力にフィルタリング処理が行われる。乗算回路
２７、２８、２９には、所望の周波数特性が得られるよ
うなフィルタ係数が図１の係数補正回路４より入力され
る。この係数値は、補償特性を変更する都度、逐次更新
して発生させるものであり、例えば画面位置あるいはレ
ンズの焦点条件等に応じて変化させる。

【０００１０】図７は、図１のゲイン検出回路３の一実
施例の構成ブロック図である。ゲイン検出回路３は、多
入力加算回路３３、減算回路３４及び所定値メモリ３５
から構成される。まず、多入力加算回路３３には、全て
のフィルタ係数（Ｃ-1、Ｃ0、Ｃ+1）が入力され、加算
される。この多入力加算回路３３の出力は減算回路３４
に入力される。減算回路３４の他方の入力には所定値メ
モリ３５の出力が加えられ、係数の総和値と所定値の差
が求められる。この差分値は係数補正信号として図１の
係数補正回路４へ入力される。

【００１１】図８は、図１の係数補正回路４の一実施例
の構成ブロック図である。本実施例における係数補正回
路４はフィルタ１のセンタタップの係数に加算を行う構
成である。入力された係数Ｃ-1、Ｃ+1はそのまま出力す
る。加算回路３７にはセンタタップの係数Ｃ0、及びゲ
イン検出回路からの差分信号を加え合わせ、新たな係数
Ｃ'0として図１のフィルタ１に送出する。このように補
正した新しい係数（Ｃ-1、Ｃ'0、Ｃ+1）のゲインは所定
値メモリに設定した値と等しいゲインになる。上記のよ
うなゲイン検出、補正により、係数を変化させた際にも
常に一定のフィルタゲインを得ることができ、ゲイン変
動による固定パターン雑音の発生を防止できる。なお、
上記の実施例ではゲイン変動を補正するため、トランス
バーサルフィルタのセンタタップ位置の係数を補正して
いる。センタタップでの補正は、フィルタの位相特性を
変化させずに補正できるため好ましい方法である。また
補正は他のタップ位置で行ってもよいが、センタタップ
以外で補正する場合は、補正値を分割して各々の係数に
平均的に加算するのがよい。特定のタップに補正を集中
させるとフィルタの位相特性の変動が大きくなる。分散
させることで、位相変動を少なくできる。

【００１２】上述のように係数の補正を行うとフィルタ
係数は正規の値とは異なり、フィルタの周波数特性も僅
かに変動する。しかし、視覚では解像度変化に対する感
度はゲイン変動に対する感度より低く、僅かな解像度変
化は検知されない。そのため、補正後の画像ではゲイン
変動の抑圧効果だけが得られる。なお、以上の実施例で
は空間的なゲイン変動がある場合を中心に説明してきた
が、ゲインがフィールド、フレーム毎に変動してもフリ
ッカとして検知され、これも画質妨害となる。本発明の
ゲイン補正を行う可変フィルタ方式によれば、時間推移
に伴うゲイン変動をも補正でき、フリッカ等による画質
妨害を防止することも可能になる。

【００１３】第１図の実施例では演算によりフィルタ係
数を補正する場合を説明したが、本発明は係数を可変す
るフィルタ処理において、フィルタ係数を変更した際に
も直流ゲインを一定値に固定するという点にある。予め
フィルタ係数を画面の位置などに応じて計算してたテー
ブルをつくり、テーブルルックアップ方式の可変フィル
タ装置としてもよい。上記テーブルの作成時の計算過程
において前述の説明のように、係数の総和を求め、これ
と所定値との差分信号によって係数を補正してテーブル
を作成する。

【００１４】図９は、ルックアップテーブルを作成する
際の計算手順のフローチャートである。本処理手順で
は、フィルタ係数の計算後ゲインが一定になるようにセ
ンタタップ、あるいはその他のタップの係数を補正し、
一様な直流ゲインになるように正規化する。このため、
係数の総和を求める処理３８、所定ゲインとの差分値検
出３９及び係数を補正する処理４０をを設ける。なお、
上記の実施例ではテレビカメラの輪郭補償回路を例にフ
ィルタゲインを一定値にする方法を説明してきた。本発
明は、この輪郭補償回路以外にも画面位置に応じて歪補
正を行う幾何学変換フィルタ（アフィン変換フィル
タ）、磁気記録などで用いられる適応型自動等化器な
ど、時間、空間に依存して特性を可変するシフトバリア
ントなフィルタに対して適用できる。

【００１５】

【発明の効果】以上本発明によれば、係数可変の空間フ
ィルタ処理を行った際にもフィルタゲインを一定に保つ
ことができ、ゲイン変動に起因する固定パターン雑音の
発生を防止できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による可変フィルタ装置の１実施例のブ
ロック図である。

【図２】従来の輪郭補償回路のブロック図である。

【図３】テレビ画面の模式図である。

【図４】解像度特性及び補償特性を示す図である。

【図５】デジタルフィルタの係数を模式的に示した図で
ある。

【図６】図１の係数可変フィルタ１の１実施例の構成を
示した回路図である。

【図７】図１のゲイン検出回路３の一実施例の構成ブロ
ック図である。

【図８】図１の係数補正回路４の一実施例の構成ブロッ
ク図である。

【図９】本発明による可変フィルタ装置の他の実施例に
使用されるルックアップテーブル作成のフローチャート
図である。

【符号の説明】

１…フィルタ、３０…加算回路、
２…係数発生回路、３３…多入力加算回路、３…ゲ
イン検出回路、３４…加算回路、４…
係数補正回路、３５…所定値メモ
リ、７、８…遅延素子、３７…加算
回路、１０…乗算回路、３８…係数
の総和値を求める手順、９、１１…加算回路、
３９…所定ゲインとの差を求める手段、２５、
２６…遅延回路、４０…係数を補正する
手段。２７、２８、２９…乗算回路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】信号を処理する可変係数フィルタをもつ
装置であって、上記可変係数フィルタの係数を制御する
手段と、上記可変係数フィルタの直流ゲインを一定に保
持する手段とを備えたことを特徴とする可変フィルタ装
置。
【請求項２】請求項１記載の可変フィルタ装置におい
て、上記可変係数フィルタはデジタル信号処理回路によ
り構成されたトランスバーサル型フィルタで構成された
ことを特徴とする可変フィルタ装置。
【請求項３】請求項２記載の可変フィルタ装置におい
て、上記可変係数フィルタの直流ゲインを一定に保持す
る手段は、上記トランスバーサルフィルタのセンタタッ
プに作用して直流ゲインを一定にする回路で構成された
ことを特徴とする可変フィルタ装置。
【請求項４】複数組のフィルタ特性を記録したルック
アップテーブルと、上記複数組のフィルタ特性を切り替
えて可変係数ディジタルフィルタの係数を制御する手段
とをもつ可変フィルタ装置であって、上記ルックアップ
テーブルは上記可変係数ディジタルフィルタで処理する
信号の時間的又は空間的位置情報と、上記位置情報に対
する係数が上記可変係数ディジタルフィルタの直流ゲイ
ンを一定とするように記録作成されたことを特徴とする
可変フィルタ装置。
【請求項５】トランスバーサルフィルタと上記トラン
スバーサルフィルタのタップ係数を制御する係数制御手
段を持つ可変フィルタ装置において、上記係数制御手段
が上記トランスバーサルフィルタに入力される信号の空
間又は時間位置に対応してタップ係数を発生する係数発
生回路と、上記係数発生回路の出力から係数の総和と一
定値の差分値を求めるゲイン検出回路と、ゲイン検出回
路の出力によって上記係数発生回路で発生したタップ係
数を補正する係数補正回路と、上記係数補正回路の出力
で上記トランスバーサルフィルタのタップ係数を制御す
る乗算回路とを備えたことを特徴とする可変フィルタ装
置。