特許 6462895 輪郭強調処理回路、輪郭強調処理方法、及びテレビジョンカメラ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6462895

(24)【登録日】2019年1月11日

(45)【発行日】2019年1月30日

(54)【発明の名称】輪郭強調処理回路、輪郭強調処理方法、及びテレビジョンカメラ

(51)【国際特許分類】

   H04N 5/208 20060101AFI20190121BHJP

   G06T 5/00 20060101ALI20190121BHJP

   H04N 5/232 20060101ALI20190121BHJP

【ＦＩ】

   H04N5/208

   G06T5/00 710

   G06T5/00 705

   H04N5/232 290

【請求項の数】5

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2017-550351(P2017-550351)

(86)(22)【出願日】2016年11月9日

(86)【国際出願番号】JP2016083207

(87)【国際公開番号】WO2017082286

(87)【国際公開日】20170518

【審査請求日】2018年5月10日

(31)【優先権主張番号】特願2015-222457(P2015-222457)

(32)【優先日】2015年11月12日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001122

【氏名又は名称】株式会社日立国際電気

(72)【発明者】

【氏名】河野 博一

【審査官】 西谷 憲人

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１１／１０５３７７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０８−０６５５４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０４７９８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０７７６６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｎ ５／２０８

Ｇ０６Ｔ ５／００

Ｈ０４Ｎ ５／２３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

テレビジョンカメラの映像信号処理部で用いられる輪郭強調処理回路であって、
入力された映像信号を遅延させる第１のディレイ回路と、
前記映像信号の輪郭成分の信号を抽出する輪郭抽出回路と、
前記輪郭成分の信号を遅延させる第２のディレイ回路と、
前記映像信号の映像レベルを検出し、前記映像レベルを出力する映像レベル検出回路と、
前記第２のディレイ回路からの輪郭成分の信号におけるノイズ成分を除去するクリスプ信号によって前記輪郭成分の信号からノイズ成分を除去して輪郭信号を出力するクリスプ回路と、
前記映像レベルに応じて前記クリスプ信号の元になる信号の増幅を制御するゲインを求め、当該ゲインをクリスプゲインとして出力するクリスプゲイン制御回路と、
前記クリスプゲインと前記クリスプ信号の元になる信号とを乗算してクリスプ信号を前記クリスプ回路に出力する乗算器と、
前記クリスプ回路でノイズ成分が除去された輪郭信号を増幅するゲイン回路と、
前記第１のディレイ回路からの映像信号と前記ゲイン回路からの増幅された輪郭信号を加算して輪郭が強調された映像信号を出力する加算器とを有し、
前記クリスプゲイン制御回路は、映像レベルが１００％の場合を正規化基準レベルとし、当該正規化基準レベルでゲインを１とし、前記正規化基準レベルに対する映像レベル検出回路からの映像レベルに応じてクリスプゲインを出力することを特徴とする輪郭強調処理回路。

【請求項2】

クリスプゲイン制御回路は、映像レベルを横軸とし、クリスプゲインを縦軸とした場合で、映像レベルがゼロで、クリスプゲインをゼロとする第１の点と、映像レベルが１００％でクリスプゲインを１とする第２の点とを結んだ線上で、映像レベルに応じたクリスプゲインを出力することを特徴とする請求項１記載の輪郭強調処理回路。

【請求項3】

クリスプゲイン制御回路は、外部からの傾斜信号により、第１の点を横軸方向又は縦軸方向にずらすことを特徴とする請求項２記載の輪郭強調処理回路。

【請求項4】

テレビジョンカメラの映像信号処理部で用いられる輪郭強調処理方法であって、
入力された映像信号を遅延させる第１のディレイ手段と、
前記映像信号の輪郭成分の信号を抽出する輪郭抽出手段と、
前記輪郭成分の信号を遅延させる第２のディレイ手段と、
前記映像信号の映像レベルを検出し、前記映像レベルを出力する映像レベル検出手段と、
前記第２のディレイ手段からの輪郭成分の信号におけるノイズ成分を除去するクリスプ信号によって前記輪郭成分の信号からノイズ成分を除去して輪郭信号を出力するクリスプ手段と、
前記映像レベルに応じて前記クリスプ信号の元になる信号の増幅を制御するゲインを求め、当該ゲインをクリスプゲインとして出力するクリスプゲイン制御手段と、
前記クリスプゲインと前記クリスプ信号の元になる信号とを乗算してクリスプ信号を前記クリスプ手段に出力する乗算手段と、
前記クリスプ手段でノイズ成分が除去された輪郭信号を増幅するゲイン手段と、
前記第１のディレイ手段からの映像信号と前記ゲイン手段からの増幅された輪郭信号を加算して輪郭が強調された映像信号を出力する加算手段とを備え、
前記クリスプゲイン制御手段は、映像レベルが１００％の場合を正規化基準レベルとし、当該正規化基準レベルでゲインを１とし、前記正規化基準レベルに対する前記映像レベル検出手段からの映像レベルに応じてクリスプゲインを出力し、
前記クリスプゲイン制御手段は、映像レベルを横軸とし、クリスプゲインを縦軸とした場合で、映像レベルがゼロで、クリスプゲインをゼロとする第１の点と、映像レベルが１００％でクリスプゲインを１とする第２の点とを結んだ線上で、映像レベルに応じたクリスプゲインを出力し、
さらに、前記クリスプゲイン制御手段は、外部からの傾斜信号により、前記第１の点を横軸方向又は縦軸方向にずらすことを特徴とする輪郭強調処理方法。

【請求項5】

レンズから入力された映像を取り込むプリズムと、撮像素子と、ＣＤＳ（相関２重サンプリング）回路と、ＶＧＡ（可変ゲイン増幅）回路と、Ａ／Ｄ変換器と、映像信号処理部と、映像信号出力部と、タイミング生成部とを備えたテレビジョンカメラにおいて、
前記映像信号処理部は、
入力された映像信号を遅延させる第１のディレイ手段と、
前記映像信号の輪郭成分の信号を抽出する輪郭抽出手段と、
前記輪郭成分の信号を遅延させる第２のディレイ手段と、
前記映像信号の映像レベルを検出し、前記映像レベルを出力する映像レベル検出手段と、
前記第２のディレイ手段からの輪郭成分の信号におけるノイズ成分を除去するクリスプ信号によって前記輪郭成分の信号からノイズ成分を除去して輪郭信号を出力するクリスプ手段と、
前記映像レベルに応じて前記クリスプ信号の元になる信号の増幅を制御するゲインを求め、当該ゲインをクリスプゲインとして出力するクリスプゲイン制御手段と、
前記クリスプゲインと前記クリスプ信号の元になる信号とを乗算してクリスプ信号を前記クリスプ手段に出力する乗算手段と、
前記クリスプ手段でノイズ成分が除去された輪郭信号を増幅するゲイン手段と、
前記第１のディレイ手段からの映像信号と前記ゲイン手段からの増幅された輪郭信号を加算して輪郭が強調された映像信号を出力する加算手段とを備え、
前記クリスプゲイン制御手段は、映像レベルが１００％の場合を正規化基準レベルとし、当該正規化基準レベルでゲインを１とし、前記正規化基準レベルに対する前記映像レベル検出手段からの映像レベルに応じてクリスプゲインを出力し、
前記クリスプゲイン制御手段は、映像レベルを横軸とし、クリスプゲインを縦軸とした場合で、映像レベルがゼロで、クリスプゲインをゼロとする第１の点と、映像レベルが１００％でクリスプゲインを１とする第２の点とを結んだ線上で、映像レベルに応じたクリスプゲインを出力し、
さらに、前記クリスプゲイン制御手段は、外部からの傾斜信号により、前記第１の点を横軸方向又は縦軸方向にずらすことで輪郭強調処理制御を行うことを特徴とするテレビジョンカメラ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、テレビジョンカメラの映像信号処理部における輪郭強調処理回路に係り、特に、輪郭強調処理におけるノイズを低減して鮮明に輪郭強調できる輪郭強調処理回路、輪郭強調処理方法、及びテレビジョンカメラに関する。

【背景技術】

【0002】

［従来の技術］
従来のテレビジョンカメラの映像信号処理について説明する。［テレビジョンカメラ：図７］
テレビジョンカメラの構成について図７を参照しながら説明する。図７は、テレビジョンカメラの構成ブロック図である。
テレビジョンカメラ１は、図７に示すように、レンズ２と、プリズム３と、撮像素子４と、ＣＤＳ（Correlated Double Sampling：相関２重サンプリング）回路５と、ＶＧＡ（Variable Gain Amplifier：可変ゲイン増幅）回路６と、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換器７と、映像信号処理部８と、映像信号出力部９と、ＴＧ（Timing Generator：タイミング生成部）１０と、ＣＰＵ（Central Processing Unit：制御部）１１とを有している。

【0003】

次に、テレビジョンカメラの動作について説明する。
まず、被写体像はテレビジョンカメラ１のレンズ２を通り、プリズム３でＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色に分解され、撮像素子４Ｒ，４Ｇ，４ＢでＲ，Ｇ，Ｂそれぞれ電気信号に変換される。
その後、ＣＤＳ回路５Ｒ，５Ｇ，５Ｂを通り、ＶＧＡ回路６Ｒ，６Ｇ，６Ｂで信号を増幅した後に、Ａ／Ｄ変換器７Ｒ，７Ｇ，７Ｂでアナログ信号からデジタル信号に変換され、映像信号処理部８で様々な信号処理を施した後、映像信号出力部９からテレビジョン信号を出力する。
また、ＴＧ１０は、撮像素子４及びＣＤＳ回路５を駆動するためのタイミング信号を生成部し、ＣＰＵ１１は、システムコントローラとして、各部の回路を制御する。

【0004】

［従来の第１の輪郭強調処理回路：図８］
映像信号処理部８における輪郭強調処理回路として、従来の第１の輪郭強調処理回路について図８を参照しながら説明する。図８は、従来の第１の輪郭強調処理回路の構成ブロック図である。
従来の第１の輪郭強調処理回路は、映像信号処理部８内に設けられており、図８に示すように、ディレイ回路１２と、加算器１３と、輪郭抽出回路１４と、ゲイン回路１５とを有している。

【0005】

従来の第１の輪郭強調処理回路における動作は、映像信号がディレイ回路１２と輪郭抽出回路１４とに入力される。ディレイ回路１２は、輪郭抽出回路１４とゲイン回路１５の信号処理の時間分遅延させ、遅延映像信号１２ａを加算器１３に出力する。
輪郭抽出回路１４は、入力された映像信号から輪郭成分を抽出し、輪郭信号１４ａをゲイン回路１５に出力する。
ゲイン回路１５は、ＣＰＵ１１から入力する増幅量（ｇａｉｎ）分に従って輪郭信号１４ａの増幅を行い、輪郭信号１５ａとして加算器１３に出力する。 加算器１３は、輪郭信号１５ａとディレイ回路１２により輪郭信号１５ａと位相が一致する遅延映像信号１２ａを加算して、輪郭が強調された映像信号を出力する。

【0006】

［映像例：図９］
次に、輪郭強調に関する映像例について図９を参照しながら説明する。図９は、（ａ）が本来の映像例（輪郭強調前の映像例）で、（ｂ）が輪郭強調後の映像例を示す図である。
図９（ａ）に示す本来の画像（輪郭強調前の画像）例に対して、図９（ｂ）には、画像強調を行った画像（輪郭強調後の画像）例を示している。図９（ｂ）では、画像パターンの輪郭部分が明確になるように画像信号の処理が為されている。

【0007】

［理想的な輪郭強調処理を示す信号波形：図１０］
ノイズのない理想的な輪郭強調処理を示す信号波形について図１０を参照しながら説明する。図１０は、理想的な輪郭強調処理を示す信号波形図である。尚、図１０，１１，１４では、縦軸が映像信号レベルであり、横軸が映像信号波形を示している。
図１０（ａ）には、図９（ａ）に示した映像例のノイズのない理想的な信号波形が示されている。図９（ａ）では、左側が暗く、右側に向けて段階的に明るくなっているので、映像信号レベルが横軸方向に階段状に上昇している。

【0008】

そして、図１０（ｂ）では、輪郭抽出回路１４でノイズのない理想的な映像信号から輪郭を抽出した輪郭信号波形が示されている。
図１０（ｃ）では、ゲイン回路１５で輪郭信号１４ａが増幅された信号波形が示されており、図１０（ｄ）では、加算器１３で遅延映像信号に増幅された輪郭信号が加算され、輪郭が強調された映像信号波形が示されている。この輪郭が強調された映像信号は映像例として図９（ｂ）に示した映像例となる。

【0009】

ところで、実際の映像信号にはノイズが含まれており、輪郭抽出回路１４により抽出した輪郭信号１４ａにもノイズが含まれている。このまま、輪郭信号１４ａをゲイン回路１５により増幅するとノイズも増幅され、輪郭強調を強くすると出力される輪郭強調の映像信号には、映像信号のノイズと輪郭強調されたノイズが合成されることになる。

【0010】

［映像信号にノイズが含まれる場合の信号波形：図１１］
次に、映像信号にノイズが含まれる場合の信号波形について図１１を参照しながら説明する。図１１は、映像信号にノイズが含まれる場合の信号波形図である。
図１１（ａ）では、映像信号にノイズが含まれている例を示しており、映像信号レベルに比例して増加する特性を持ったノイズを含む映像信号波形を示している。

【0011】

図１１（ｂ）では、ノイズを含む映像信号から輪郭抽出回路１４で輪郭を抽出した輪郭信号波形を示している。ノイズの輪郭も抽出されるため、輪郭信号波形にもノイズが含まれることになる。
図１１（ｃ）では、輪郭信号をゲイン回路１５で増幅した輪郭信号波形が示されている。輪郭信号に含まれるノイズも増幅されることになる。

【0012】

図１１（ｄ）では、加算器１３で、遅延映像信号に増幅された輪郭信号が加算（合成）され、輪郭が強調された映像信号の信号波形が示されている。遅延映像信号にはノイズがふくまれており、輪郭信号波形でもノイズを含んで増幅されているため、両者を合成した輪郭が強調された映像信号では、輪郭が強調されるものの、ノイズが重ね合わさって増大するため、粗い感じの映像となる。

【0013】

［従来の第２の輪郭強調処理回路：図１２］
以上のノイズを防ぐためには、輪郭抽出回路１４の後に、クリスプ処理を行うのが一般的である。クリスプ処理は、輪郭信号からノイズ信号を除去する処理である。
次に、クリスプ処理を行うための輪郭強調処理回路として、従来の第２の輪郭強調処理回路について図１２を参照しながら説明する。図１２は、従来の第２の輪郭強調処理回路の構成ブロック図である。
従来の第２の輪郭強調処理回路は、図１２に示すように、図８の輪郭強調処理回路において、輪郭抽出回路１４とゲイン回路１５の間にクリスプ回路１６を設けた構成となっている。

【0014】

ディレイ回路１２は、入力された映像信号を輪郭抽出回路１４とクリスプ回路１６とゲイン回路１５での信号処理の時間分だけ遅延させた遅延映像信号１２ｂを出力する。
クリスプ回路１６は、輪郭抽出回路１４で抽出された輪郭成分の輪郭信号１４ａについて、ノイズ低減量（ｃｒｉｓｐ）信号によりノイズを除去し、輪郭信号１６ａを出力する。
ゲイン回路１５は、ノイズが除去された輪郭信号１６ａを、別途ＣＰＵ１１から入力される増幅量（ｇａｉｎ）分の増幅を行い、増幅された輪郭信号１５ｂを加算器１３に出力する。
加算器１３は、ディレイ回路１２により輪郭信号１５ｂと位相が一致する映像信号１２ｂに輪郭信号１５ｂを加算して、輪郭が強調された映像信号を得る。

【0015】

従来の第２の輪郭強調処理回路の具体的動作について説明する。
従来の第２の輪郭強調処理回路は、ノイズが含まれた輪郭信号１４ａから、クリスプ回路１６によりノイズ成分を除去した輪郭信号１６ａを得て、これをゲイン回路１５で増幅すると、輪郭部分だけが強調された輪郭信号１５ｂが得られる。そして、加算器１３で輪郭部分が強調された輪郭信号１５ｂと映像信号１２ｂとを加算することにより、ノイズが少ないクリアな映像が得られる。ここでｃｒｉｓｐ信号は、クリスプ回路１６のノイズ除去量（クリスプ量）を指定するＣＰＵ１１からの信号である。

【0016】

［クリスプ機能を示す信号波形：図１３］
クリスプ機能について図１３を参照しながら説明する。図１３は、クリスプ機能を示す信号波形図である。
図１３に示すように、ノイズを含む輪郭信号は、クリスプ回路１６によってノイズを除去されるが、ノイズが減った分、輪郭信号も小さくなる。そこで、ゲイン回路１５で輪郭信号を本来の信号レベルとなるよう増幅して、ゲインアップを行う。クリスプ機能によってノイズが除去される処理をクリスプ処理という。

【0017】

［従来の第２の輪郭強調処理を示す信号波形：図１４］
従来の第２の輪郭強調処理を示す信号波形について図１４を参照しながら説明する。図１４は、従来の第２の輪郭強調処理を示す信号波形図である。
図１４（ａ）に示すように、映像信号にノイズ成分が含まれる映像信号波形の例を示している。このノイズ成分のノイズ信号は、映像レベルに比例して増加する特性を持ったものである。

【0018】

図１４（ｂ）では、輪郭抽出回路１４で映像信号から輪郭が抽出され、ノイズの輪郭も抽出されるため、輪郭信号波形にもノイズ成分が含まれる。
図１４（ｃ）では、クリスプ回路１６でノイズを低減した信号波形が示されている。クリスプ処理におけるクリスプ量は、映像レベルにかかわらず一定となっている。

【0019】

図１４（ｄ）では、ゲイン回路１５で輪郭信号を増幅した輪郭信号波形が示されている。ここで、クリスプ処理でノイズ成分がなくなった部分は輪郭のみが増幅されるが、ノイズ成分が残った部分はノイズ成分も増幅されることになる。
図１４（ｅ）では、加算器１３で映像信号に輪郭信号が加算された映像信号波形が示されている。輪郭が強調された映像信号では、輪郭が強調されるものの、残ったノイズ成分も増えるため、粗い感じの映像となる。つまり、図１４（ｅ）の輪郭強調された映像信号は、図１４（ａ）の映像信号波形と図１４（ｄ）の輪郭信号波形が合成されたものとなる。

【0020】

［従来の課題を説明するための輪郭信号波形：図１５］
次に、従来の課題を説明するための輪郭信号波形について図１５を参照しながら説明する。図１５は、従来の課題を説明するための輪郭信号波形図である。
図１５（ａ）では、映像信号の映像レベルに比例してノイズ成分が増加する特性を持ったノイズ信号が輪郭信号に含まれる例を示している。
そして、クリスプ処理を行う場合に、クリスプ量は一定であるため、そのクリスプ量をどの程度にするかによって輪郭信号波形に対する影響が異なってくる。

【0021】

図１５（ｂ）では、映像信号の映像レベルが高い部分のノイズ成分にクリスプ量を合わせた場合であり、ノイズ成分は完全に除去されるが、輪郭信号が小さくなってしまう。輪郭信号が元々小さい場合には、輪郭がなくなってしまうことがある。
図１５（ｃ）では、映像信号の映像レベルが低い部分のノイズ成分にクリスプ量を合わせた場合であり、映像信号の映像レベルが高いノイズ成分が除去されず、残ってしまうことになる。

【0022】

［関連技術］
尚、関連する先行技術として、特開２００９−３０３２０６号公報「個体撮像装置及び監視システム」（株式会社日立国際電気）［特許文献１］がある。
特許文献１には、個体撮像装置において、個体撮像素子の、垂直方向も低周波数から低い変調度を補うこと及びオーバーシュートやアンダーシュートを抑えることの両方を実現する技術が示されている。特に、特許文献１には、低周波数から輪郭を補正することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0023】

【特許文献1】特開２００９−３０３２０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0024】

しかしながら、従来の輪郭強調処理回路では、クリスプ回路が映像信号レベルに関係なく一定量のクリスプ量でノイズ成分を除去するように動作するため、映像信号の映像レベルが高い部分のノイズ成分にクリスプ量を合わせてしまうと、輪郭信号が必要以上に小さくなったり、輪郭信号が元々小さい場合には、輪郭信号がなくなってしまったりする恐れがあり、映像信号の映像レベルが低い部分のノイズ成分にクリスプ量を合わせてしまうと、映像信号の映像レベルが高い部分のノイズ成分が除去されず、残ってしまうという問題点があった。

【0025】

尚、特許文献１には、低周波数から輪郭を補正することが記載されているが、映像信号のレベルにより除去するノイズ量を可変にできるものではなく、暗部から明部までノイズが少ない鮮明な輪郭強調処理を実現できるものとはなっていないものである。

【0026】

本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、映像信号のレベルによりクリスプ回路で除去するノイズ量を可変にできるようにし、暗部から明部までノイズが少ない鮮明な輪郭強調処理を実現できる輪郭強調処理回路、輪郭強調処理方法、及びテレビジョンカメラを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0027】

上記従来例の問題点を解決するための本発明は、テレビジョンカメラの映像信号処理部で用いられる輪郭強調処理回路であって、入力された映像信号を遅延させる第１のディレイ回路と、映像信号の輪郭成分の信号を抽出する輪郭抽出回路と、輪郭成分の信号を遅延させる第２のディレイ回路と、映像信号の映像レベルを検出し、映像レベルを出力する映像レベル検出回路と、第２のディレイ回路からの輪郭成分の信号におけるノイズ成分を除去するクリスプ信号によって輪郭成分の信号からノイズ成分を除去して輪郭信号を出力するクリスプ回路と、映像レベルに応じてクリスプ信号の元になる信号の増幅を制御するゲインを求め、当該ゲインをクリスプゲインとして出力するクリスプゲイン制御回路と、クリスプゲインとクリスプ信号の元になる信号とを乗算してクリスプ信号をクリスプ回路に出力する乗算器と、クリスプ回路でノイズ成分が除去された輪郭信号を増幅するゲイン回路と、第１のディレイ回路からの映像信号とゲイン回路からの増幅された輪郭信号を加算して輪郭が強調された映像信号を出力する加算器とを有することを特徴とする。

【0028】

本発明は、上記輪郭強調処理回路において、クリスプゲイン制御回路が、映像レベルが１００％の場合を正規化基準レベルとし、当該正規化基準レベルでゲインを１とし、正規化基準レベルに対する映像レベル検出回路からの映像レベルに応じてクリスプゲインを出力することを特徴とする。
また、本発明は、上記輪郭強調処理回路において、クリスプゲイン制御回路が、映像レベルを横軸とし、クリスプゲインを縦軸とした場合で、映像レベルがゼロで、クリスプゲインをゼロとする第１の点と、映像レベルが１００％でクリスプゲインを１とする第２の点とを結んだ線上で、映像レベルに応じたクリスプゲインを出力することを特徴とする。
また、本発明は、上記輪郭強調処理回路において、クリスプゲイン制御回路が、外部からの傾斜信号により、第１の点を横軸方向又は縦軸方向にずらすことを特徴とする。

【0029】

また、本発明は、テレビジョンカメラの映像信号処理部で用いられる輪郭強調処理方法であって、入力された映像信号を遅延させる第１のディレイ手段と、映像信号の輪郭成分の信号を抽出する輪郭抽出手段と、輪郭成分の信号を遅延させる第２のディレイ手段と、映像信号の映像レベルを検出し、映像レベルを出力する映像レベル検出手段と、第２のディレイ手段からの輪郭成分の信号におけるノイズ成分を除去するクリスプ信号によって輪郭成分の信号からノイズ成分を除去して輪郭信号を出力するクリスプ手段と、映像レベルに応じてクリスプ信号の元になる信号の増幅を制御するゲインを求め、当該ゲインをクリスプゲインとして出力するクリスプゲイン制御手段と、クリスプゲインとクリスプ信号の元になる信号とを乗算してクリスプ信号をクリスプ手段に出力する乗算手段と、クリスプ手段でノイズ成分が除去された輪郭信号を増幅するゲイン手段と、第１のディレイ手段からの映像信号とゲイン手段からの増幅された輪郭信号を加算して輪郭が強調された映像信号を出力する加算手段とを備えることを特徴とする。
また、本発明は、上記輪郭強調処理方法において、クリスプゲイン制御手段が、映像レベルが１００％の場合を正規化基準レベルとし、当該正規化基準レベルでゲインを１とし、正規化基準レベルに対する映像レベル検出手段からの映像レベルに応じてクリスプゲインを出力することを特徴とする。
また、本発明は、上記輪郭強調処理方法において、クリスプゲイン制御手段が、映像レベルを横軸とし、クリスプゲインを縦軸とした場合で、映像レベルがゼロで、クリスプゲインをゼロとする第１の点と、映像レベルが１００％でクリスプゲインを１とする第２の点とを結んだ線上で、映像レベルに応じたクリスプゲインを出力することを特徴とする。
さらに、本発明は、上記輪郭強調処理方法において、クリスプゲイン制御手段が、外部からの傾斜信号により、第１の点を横軸方向又は縦軸方向にずらすことを特徴とする。

【0030】

また、本発明は、レンズから入力された映像を取り込むプリズムと、撮像素子と、ＣＤＳ（相関２重サンプリング）回路と、ＶＧＡ（可変ゲイン増幅）回路と、Ａ／Ｄ変換器と、映像信号処理部と、映像信号出力部と、タイミング生成部とを備えたテレビジョンカメラにおいて、映像信号処理部が、入力された映像信号を遅延させる第１のディレイ手段と、映像信号の輪郭成分の信号を抽出する輪郭抽出手段と、輪郭成分の信号を遅延させる第２のディレイ手段と、映像信号の映像レベルを検出し、映像レベルを出力する映像レベル検出手段と、第２のディレイ手段からの輪郭成分の信号におけるノイズ成分を除去するクリスプ信号によって輪郭成分の信号からノイズ成分を除去して輪郭信号を出力するクリスプ手段と、映像レベルに応じてクリスプ信号の元になる信号の増幅を制御するゲインを求め、当該ゲインをクリスプゲインとして出力するクリスプゲイン制御手段と、クリスプゲインとクリスプ信号の元になる信号とを乗算してクリスプ信号をクリスプ手段に出力する乗算手段と、クリスプ手段でノイズ成分が除去された輪郭信号を増幅するゲイン手段と、第１のディレイ手段からの映像信号とゲイン手段からの増幅された輪郭信号を加算して輪郭が強調された映像信号を出力する加算手段とを備えることを特徴とする。
また、本発明は、上記テレビジョンカメラにおいて、クリスプゲイン制御手段が、映像レベルが１００％の場合を正規化基準レベルとし、当該正規化基準レベルでゲインを１とし、正規化基準レベルに対する映像レベル検出手段からの映像レベルに応じてクリスプゲインを出力することを特徴とする。
また、本発明は、上記テレビジョンカメラにおいて、クリスプゲイン制御手段が、映像レベルを横軸とし、クリスプゲインを縦軸とした場合で、映像レベルがゼロで、クリスプゲインをゼロとする第１の点と、映像レベルが１００％でクリスプゲインを１とする第２の点とを結んだ線上で、映像レベルに応じたクリスプゲインを出力することを特徴とする。
さらに、本発明は、上記テレビジョンカメラにおいて、クリスプゲイン制御手段が、外部からの傾斜信号により、第１の点を横軸方向又は縦軸方向にずらすことで輪郭強調処理制御を行うことを特徴とする。

【発明の効果】

【0031】

本発明は、第１のディレイ回路が、入力された映像信号を遅延させ、輪郭抽出回路が、映像信号の輪郭成分の信号を抽出し、第２のディレイ回路が、輪郭成分の信号を遅延させ、映像レベル検出回路が、映像信号の映像レベルを検出し、映像レベルを出力し、クリスプ回路が、第２のディレイ回路からの輪郭成分の信号におけるノイズ成分を除去するクリスプ信号によって輪郭成分の信号からノイズ成分を除去して輪郭信号を出力し、クリスプゲイン制御回路が、映像レベルに応じてクリスプ信号の元になる信号の増幅を制御するゲインを求め、当該ゲインをクリスプゲインとして出力し、乗算器が、クリスプゲインとクリスプ信号の元になる信号とを乗算してクリスプ信号をクリスプ回路に出力し、ゲイン回路が、クリスプ回路でノイズ成分が除去された輪郭信号を増幅し、加算器が、第１のディレイ回路からの映像信号とゲイン回路からの増幅された輪郭信号を加算して輪郭が強調された映像信号を出力する輪郭強調処理回路としているので、映像レベルに応じて適正なクリスプ処理を行ってノイズを除去でき、暗部から明部までノイズの少ない鮮明な輪郭強調された映像信号を得ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】本発明の実施の形態に係る輪郭強調処理回路の構成ブロック図である。

【図2】輪郭抽出回路の構成ブロック図である。

【図3】輪郭強調された映像信号生成のタイムチャートを示す図である。

【図4】映像レベルとクリスプゲインの関係を示す図である。

【図5】本輪郭強調処理を示す信号波形図である。

【図6】映像レベルに対するクリスプゲインの傾き制御を示す図である。

【図7】テレビジョンカメラの構成ブロック図である。

【図8】従来の第１の輪郭強調処理回路の構成ブロック図である。

【図9】（ａ）が本来の映像例（輪郭強調前の映像例）で、（ｂ）が輪郭強調後の映像例を示す図である。

【図10】理想的な輪郭強調処理を示す信号波形図である。

【図11】映像信号にノイズが含まれる場合の信号波形図である。

【図12】従来の第２の輪郭強調処理回路の構成ブロック図である。

【図13】クリスプ機能を示す信号波形図である。

【図14】従来の第２の輪郭強調処理を示す信号波形図である。

【図15】従来の課題を説明するための輪郭信号波形図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係る輪郭強調処理回路は、第１のディレイ回路が、入力された映像信号を遅延させ、輪郭抽出回路が、映像信号の輪郭成分の信号を抽出し、第２のディレイ回路が、輪郭成分の信号を遅延させ、映像レベル検出回路が、映像信号の映像レベルを検出し、映像レベルを出力し、クリスプ回路が、第２のディレイ回路からの輪郭成分の信号におけるノイズ成分を除去するクリスプ信号によって輪郭成分の信号からノイズ成分を除去して輪郭信号を出力し、クリスプゲイン制御回路が、映像レベルに応じてクリスプ信号のゲインを制御して出力し、乗算器が、クリスプ信号のゲインとクリスプ信号の元になる信号とを乗算してクリスプ信号をクリスプ回路に出力し、ゲイン回路が、クリスプ回路でノイズ成分が除去された輪郭信号を増幅し、加算器が、第１のディレイ回路からの映像信号とゲイン回路からの増幅された輪郭信号を加算して輪郭が強調された映像信号を出力する輪郭強調処理回路としているので、映像レベルに応じて適正なクリスプ処理を行ってノイズを除去でき、暗部から明部までノイズの少ない鮮明な輪郭強調された映像信号を得ることができる

【0034】

［本輪郭強調処理回路：図１］
本発明の実施の形態に係る輪郭強調処理回路（本輪郭強調処理回路）について図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る輪郭強調処理回路の構成ブロック図である。
本輪郭強調処理回路は、図１に示すように、第１のディレイ回路１２と、加算器１３と、輪郭抽出回路１４と、ゲイン回路１５と、クリスプ回路１６と、映像レベル検出回路１７と、クリスプゲイン制御回路１８と、乗算器１９と、第２のディレイ回路２０とを有している。
尚、上記各回路等を、テレビジョンカメラの映像信号処理部において、第１のディレイ手段、加算手段、輪郭抽出手段、ゲイン手段、クリスプ手段、映像レベル検出手段、クリスプゲイン制御手段、乗算手段、第２のディレイ手段と記載することがある。

【0035】

映像信号は、第１のディレイ回路１２と、輪郭抽出回路１４と、映像レベル検出回路１７に入力される。
第１のディレイ回路１２からの出力信号１２ｃが加算器１３に入力される。
輪郭抽出回路１４からの出力信号１４ａが第２のディレイ回路２０に入力され、第２のディレイ回路２０からの出力信号２０ａがクリスプ回路１６に入力され、クリスプ回路１６からの出力信号１６ｂがゲイン回路１５に入力され、ゲイン回路１５からの出力信号１５ｃが加算器１３に入力される。
また、映像レベル検出回路１７からの出力信号１７ａがクリスプゲイン制御回路１８に入力され、クリスプゲイン制御回路１８からの出力信号１８ａが乗算器１９に入力され、乗算器１９からの出力信号１９ａがクリスプ回路１６に入力される。

【0036】

［本輪郭強調処理回路の各部］
次に、本輪郭強調処理回路の各部について具体的に説明する。
第１のディレイ回路１２は、入力された映像信号を輪郭抽出回路１４、第２のディレイ回路２０、クリスプ回路１６、ゲイン回路１５での処理時間分遅延させ、遅延映像信号１２ｃを加算器１３に出力する。
輪郭抽出回路１４は、入力された映像信号の輪郭成分の信号を抽出し、輪郭信号１４ａを第２のディレイ回路２０に出力する。輪郭の抽出方法は、様々な手法が知られているが、いかなる輪郭抽出方法であってもよい。
尚、輪郭抽出回路１４の具体的構成及び輪郭の抽出方法については後述する。
映像レベル検出回路１７は、入力された映像信号の映像レベルを検出し、映像レベルの信号（映像レベル）１７ａをクリスプゲイン制御回路１８に出力する。

【0037】

クリスプゲイン制御回路１８は、映像レベル検出回路１７からの映像レベル１７ａに応じてクリスプ信号の元になる信号（クリスプ元信号：ｃｒｉｓｐ）の増幅を制御するクリスプゲイン信号（ｃｒｉｓｐ ｇａｉｎ）１８ａを乗算器１９に出力する。
具体的には、クリスプゲイン制御回路１８は、テレビジョンカメラのＣＰＵ１１から正規化基準レベルを入力する。この正規化基準レベルは、映像レベルが１００％の場合の信号であり、その正規化基準レベルでクリスプゲインが１．０となるよう設定されている。

【0038】

従って、クリスプゲイン制御回路１８は、映像レベル検出回路１７から入力される映像レベル１７ａの１００％の映像レベルに対する割合を求め、その割合に応じたクリスプゲインを求めて乗算器１９に出力する。クリスプゲインは、映像レベル１００％でゲインが１．０であるので、映像レベル検出回路１７から入力される映像レベル１７ａに対するクリスプゲインは、０〜１．０の範囲内となるものである。
クリスプゲイン制御回路１８におけるクリスプゲインの制御については後述する。

【0039】

乗算器１９は、クリスプゲイン信号１８ａとＣＰＵ１１から入力されるノイズ除去量となるクリスプ信号の元になる信号（クリスプ元信号）とを乗算してクリスプ信号（ノイズ低減量）１９ａをクリスプ回路１６に出力する。
つまり、クリスプ信号１９ａは、検出された映像レベルに応じて可変となるよう制御されている。
第２のディレイ回路２０は、入力された輪郭信号１４ａを、映像レベル検出回路１７、クリスプゲイン制御回路１８、乗算器１９により算出されるノイズ低減量１９ａと輪郭信号１４ａとの位相が一致するように遅延させる。

【0040】

クリスプ回路１６は、第２のディレイ回路２０からの輪郭信号１４ａにおけるノイズ成分を除去するクリスプ信号１９ａによって輪郭信号１４ａからノイズ成分を除去して輪郭信号１６ｂを出力する。
ゲイン回路１５は、クリスプ回路１６でノイズ成分が除去された輪郭信号１６ｂをＣＰＵ１１から入力される増幅量（ｇａｉｎ）分だけ増幅して、増幅された輪郭信号（増幅輪郭信号）１５ｃを加算器１３に出力する。
加算器１３は、第１のディレイ回路１２からの映像信号１２ｃとゲイン回路１５からの増幅輪郭信号１５ｃを加算して輪郭が強調された映像信号（輪郭強調映像信号）を出力する。

【0041】

［輪郭抽出回路：図２］
次に、本輪郭強調処理回路における輪郭抽出回路について図２を参照しながら説明する。図２は、輪郭抽出回路の構成ブロック図である。
輪郭抽出回路１４は、図２に示すように、ディレイ回路（Ｄ）１４１，１４２と、加算器１４３と、除算器（１／２）１４４と、減算器１４５と、加算器１４６とを備えている。

【0042】

映像信号ｄ１がディレイ回路１４１と加算器１４３に入力され、ディレイ回路１４１で遅延させた映像信号ｄ２がディレイ回路１４２と減算器１４５と加算器１４６に入力され、ディレイ回路１４２で遅延させた映像信号ｄ３が加算器１４３に入力される。
加算器１４３では映像信号ｄ１とディレイ回路からの映像信号ｄ３とが加算され、除算器１４４で半分（１／２）の信号レベルとして減算器１４５に出力する。
減算器１４５は、映像信号ｄ２から除算器１４４の信号を減算し、輪郭信号として加算器１４６に出力する。そして、加算器１４６では、映像信号ｄ２に輪郭信号が加算され、輪郭強調された映像信号が出力される。

【0043】

［輪郭強調された映像信号生成：図３］
次に、輪郭強調された映像信号の生成について図３を参照しながら説明する。図３は、輪郭強調された映像信号生成のタイムチャートを示す図である。
図３に示すように、輪郭が強調された映像信号を生成するためには、映像信号ｄ１に対して映像信号ｄ２，ｄ３を遅延させ、加算器１４３でｄ１＋ｄ３の映像信号を生成し、除算器１４４で（ｄ１＋ｄ３）／２の映像信号を生成する。
そして、減算器１４５で減算処理を行い、ｄ２−（ｄ１＋ｄ３）／２の映像信号を生成し、輪郭信号として出力する。
更に、加算器１４６で加算処理が為され、ｄ２＋輪郭信号の映像信号が生成され、輪郭強調された映像信号が出力されることになる。

【0044】

［映像レベルとクリスプゲインの関係：図４］
次に、映像レベルとクリスプゲインの関係について図４を参照しながら説明する。図４は、映像レベルとクリスプゲインの関係を示す図である。
図４に示すように、映像レベルが１００％に対してクリスプゲイン（ｃｒｉｓｐ ｇａｉｎ）を１．０倍としたポイント（請求項における第２のポイント）、映像レベルが０％でクリスプゲイン０倍のゼロポイント（請求項における第１のポイント）とを結んだ直線を利用して、入力される映像レベル１７ａのクリスプゲインを特定するものである。

【0045】

ここで、クリスプゲイン制御回路１８に入力される正規化基準レベルは、図４における映像レベルが１００％となる基準レベルである。つまり、正規化基準レベルを映像レベル１００％の基準レベルとして、映像レベル検出回路１７から入力される映像レベル１７ａが基準レベルの何％であるのかをクリスプゲイン制御回路１８内で判定し、図４の傾き直線を利用してクリスプゲインを求めるものである。
尚、従来のクリスプゲインは、１．０倍で一定となっていた。

【0046】

［本輪郭強調処理を示す信号波形：図５］
次に、本輪郭強調処理を示す信号波形について図５を参照しながら説明する。図５は、本輪郭強調処理を示す信号波形図である。
図５（ａ）では、ノイズを含む映像信号波形を示している。ノイズは、映像レベルに比例して増加する特性を持ったものである。
図５（ｂ）では、輪郭抽出回路１４において映像信号から輪郭成分を抽出した輪郭信号波形を示している。ノイズ成分も抽出されるため、輪郭信号波形にもノイズが含まれることになる。

【0047】

図５（ｃ）では、映像レベル検出回路１７、クリスプゲイン制御回路１８、乗算器１９によって調整されたクリスプ信号によってクリスプ回路１６で映像信号からノイズを除去した輪郭信号波形を示している。従来のクリスプ処理と異なり、映像レベルが低い部分から高い部分まで全体的にノイズ量に応じたノイズ除去が行われ、輪郭信号が必要以上に小さくなったり、輪郭信号がなくなってしまったりすることもない。
図５（ｄ）では、ゲイン回路１５においてクリスプ回路１６からの輪郭信号を増幅した輪郭信号波形を示している。クリスプ処理でノイズが除去されているので、輪郭のみが増幅される。

【0048】

図５（ｅ）では、加算器１３で、第１のディレイ回路１２からの映像信号にゲイン回路１５からの輪郭信号を加算（合成）した輪郭強調の映像信号が得られる。輪郭強調の映像信号は、輪郭の鮮鋭度が増し、輪郭信号におけるノイズがなく映像信号のノイズのみが含まれる映像となるものである。
このように、映像信号から抽出した輪郭信号について、ノイズ成分を完全に除去すると共に、輪郭部分を十分に強調できる輪郭信号を生成できるものである。

【0049】

［映像レベルに対するクリスプゲインの傾き制御：図６］
次に、映像レベルに対するクリスプゲインの傾き制御について図６を参照しながら説明する。図６は、映像レベルに対するクリスプゲインの傾き制御を示す図である。
図６に示すように、映像レベルが１００％でクリスプゲイン１．０倍のポイントを中心に斜線の傾きを任意に変更することができるようになっている。クリスプゲイン制御回路１８に入力される傾き信号（ｓｌｏｐｅ）によって、映像レベルに対するクリスプゲインの傾きを制御できるものである。

【0050】

図６において、中心の基準の斜線に対して斜線を下側に変更すると、映像レベルが２０％程度では、クリスプゲインは０倍であり、映像レベルが２０％以下の暗い画像ではクリスプ機能が働かず、ノイズ除去を行わないことになる。
また、基準の斜線に対して斜線を上側に変更すると、映像レベルが０％であっても、クリスプゲインが約０．２５倍程度あって、映像レベルが０％の暗い画像でも少しばかりクリスプ機能が働き、ノイズ除去を行う。
つまり、映像信号の状況に応じてクリスプ機能の効き具合を、傾き信号によって調整するものである。

【0051】

［実施の形態の効果］
本輪郭強調処理回路によれば、映像信号の映像レベルに応じてクリスプ回路１６でのクリスプ機能が動作する度合いを制御するようにしているので、輪郭信号に発生するノイズを完全に除去できると共に、輪郭信号の輪郭部分を小さくしてしまうことがなく、輪郭を強調したノイズの少ない映像信号を得ることができる効果がある。

【0052】

また、本輪郭強調処理回路によれば、映像レベルとクリスプゲインの関係を示す基準の斜線の傾きを制御できるようにしているので、映像の状況に応じて斜線の傾きを制御し、映像に応じた適正なクリスプ処理を行ってノイズ除去を実現できる効果がある。

【産業上の利用可能性】

【0053】

本発明は、映像信号のレベルによりクリスプ回路で除去するノイズ量を可変にできるようにし、暗部から明部までノイズが少ない鮮明な輪郭強調処理を実現できる輪郭強調処理回路、輪郭強調処理方法、及びテレビジョンカメラに好適である。この出願は、２０１５年１１月１２日に出願された日本出願特願２０１５−２２２４５７を基礎として優先権の利益を主張するものであり、その開示の全てを引用によってここに取り込む。

【符号の説明】

【0054】

１...テレビジョンカメラ、 ２...レンズ、 ３...プリズム、 ４...撮像素子、 ５...ＣＤＳ（相関２重サンプリング）回路、 ６...ＶＧＡ（可変ゲイン増幅）回路、 ７...Ａ／Ｄ変換器、 ８...映像信号処理部、 ９...映像信号出力部、 １０...ＴＧ（タイミング生成部）、 １１...ＣＰＵ（制御部）、 １２...第１のディレイ回路（ディレイ回路）、 １３...加算器、 １４...輪郭抽出回路、 １５...ゲイン回路、 １６...クリスプ回路、 １７...映像レベル検出回路、 １８...クリスプゲイン制御回路、 １９...乗算器、 ２０...第２のディレイ回路、 １４１，１４２...ディレイ回路（Ｄ）、 １４３...加算器、 １４４...除算器（１／２）、 １４５...減算器、 １４６...加算器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】