JP2003163894A - 適応動き補償型フレーム及び/又はフィールドレート変換装置及びその方法 - Google Patents
適応動き補償型フレーム及び/又はフィールドレート変換装置及びその方法Info
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Abstract
る動き補償方式を適用するフレームレート変換装置及び
その方法を提供する。 【解決手段】 フレーム及び/又はフィールド間の動き
ベクトルを用いて補間されるフレーム及び/又はフィー
ルドに対する動きベクトルとその正確度を推定する過程
と、推定された動きベクトルを分析して動き情報を決定
すると共に、周辺ブロック動きベクトルとの相関度を計
算する過程と、推定された動きベクトルを用いて補間さ
れるフレーム及び/又はフィールドで動き補償を行って
補間される画素を生成する過程と、隣接したフレームで
補間される画素と隣接した画素とを用いて補間される画
素を生成する過程と、推定された動きベクトルの正確度
と推定された動き情報及び相関度に基づき異に補間され
る画素を補間値に出力する過程とを含む。
Description
ット変換装置及びその方法に係り、特にブロック別に動
き情報に基づきそれぞれ異なる動き補償方式を適用する
フレーム及び/又はフィールドレート変換装置及びその
方法に関する。
ムを相互交換するためにはこれらの間のフォーマット変
換が必要である。初期にはフレーム繰り返し、簡単な時
空間フィルター等を用いてフォーマット変換を具現した
が、これらは視覚的に障る動きジッタ(motion
jitter)や映像の縁部における不鮮明(blur
ring)現象を招来する。特にHDTVのように画面
解像度が大きい場合こうした現象がさらに顕著に現れ
る。かかる現象を除去するために、最近には動き補償
(motion compensation)を用いる
フレーム変換方式が多く研究されている。
を示す概念図である。図1を参照すれば、補間されるフ
レーム
のように定義される。
1,n)で動き軌跡を考慮して得られたデータはmcl
とmcrである。又、動きを考慮せず二つのフレームの
間に線形的に補間したデータはavである。
が存在する時間的位置に応じて決定され、
推定されたならば、動き補償データはmclとmcrの
値を有し、その値が補間される画素値として決定され
る。この際、動きベクトルが不正確であれば、動き補償
データは相異なって動きを考慮しないavデータが補間
される画素値として決定される可能性が高い。しかし、
従来の動き補償型補間手法はブロック単位より成るので
推定された動きベクトルが不正確であればブロッキング
アーティファクトが発生する問題点がある。
ク別に分類された動き情報に基づき相異なる補償方式を
適用し、又現在のブロックの動きベクトルと周辺ブロッ
クの動きベクトルとの相関性を用いて動き補償による補
間値とリニア補間値でソフトスイッチングを行うことに
よりブロックアーティファクトを減らすことができるフ
レーム及び/又は変換方法を提供することにある。本発
明の他の目的は前記フレーム及び/又は変換方法を適用
したフレーム及び/又は変換装置を提供することにあ
る。
に、本発明に係る入力される映像信号のレートを変換す
るフレーム及び/又はフィールドレート変換方法は、
(a)フレーム及び/又はフィールド間の動きベクトル
を用いて補間されるフレーム及び/又はフィールドに対
する動きベクトルと正確度を推定する過程と、(b)前
記過程(a)で推定された動きベクトルを分析して動き
情報を決定すると共に、周辺ブロック動きベクトルとの
相関度を計算する過程と、(c)前記過程(a)で推定
された動きベクトルを用いて補間されるフレーム及び/
又はフィールドで動き補償を行って補間される画素を生
成する過程と、(d)隣接したフレームで補間される画
素と隣接した画素を用いて補間される画素とを生成する
過程と、(e)前記過程(a)で推定された動きベクト
ルの正確度と前記過程(b)で推定された動き情報及び
相関度に基づき前記過程(c)及び前記過程(d)で生
成された画素を補間値として出力する過程とを特徴とす
る。
係る映像信号をレートに変換するフレーム及び/又はフ
ィールドレート変換装置は、フレーム及び/又はフィー
ルド間の動きベクトルを用いて補間されるフレーム及び
/又はフィールドに対する動きベクトルを推定する動き
推定手段と、前記動き推定手段で推定された動きベクト
ルを分析して動き情報を決定し、周辺ブロック動きベク
トルとの相関度を計算する動き分析手段と、前記動き推
定手段で推定された動きベクトルを用いて補間されるフ
レーム及び/又はフィールドで動き補償を行って補間さ
れる画素を生成する動き補償補間手段と、補間されるフ
レーム及び/又はフィールドに隣接したフレーム及び/
又はフィールドで補間される画素と隣接した画素とし
て、補間される画素を生成する時空間補間手段と、前記
動き分析手段で推定された動き情報と相関度により動き
補償補間手段及び前記時空間補間手段で生成された画素
を補間される画素値に出力する適応動き補償手段とを含
むことを特徴とする。
発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。図2は本発
明に係る適応動き補償型フレームレート変換装置を示し
たブロック図である。図2の適応動き補償型フレームレ
ート変換装置は動き推定部210と、動き分析部230
と、動き補償補間部220と、リニア補間部240と、
適応動き補償部250とを含む。
ールド間の動きベクトルを用いて補間されるフレーム/
フィールドに対する動きベクトルとその正確度を推定す
る。即ち、ブロック基盤の動き推定は連続的に入力され
る二つのフレーム/フィールドの間で行われる。現在の
フレーム/フィールドでブロックのサイズを一定に割っ
て各ブロックを以前のフレーム/フィールドの一定した
探索領域内で誤差を計算し、誤差が一番少ないブロック
の位置を現在のブロックの動きベクトルとして推定す
る。補間されるフレーム(interpolated
frame)/フィールド(interpolated
field)は連続的に入力される二つのフレーム/
フィールドの中間位置で存在しなければならなく、補間
されるフレーム/フィールドを基準として推定された動
きベクトルが
の正確度はブロックの全ての画素の差を累積した値とし
て計算される。
推定された動きベクトルを分析して動きタイプを決定す
ると共に、現在のブロック動きベクトルと周辺ブロック
動きベクトルとの相関値を計算する。この際、この相関
値はソフトスイッチング値kとして用いられる。ソフト
スイッチングは動き補償による平均値と時間的平均値と
を用いて動きベクトルの信頼度に基づき加重値を調節す
る。
0で推定された動きベクトルを用いて補間されるフレー
ムで動き補償を行って補間される画素を生成する。一実
施形態として動き補償補間部220は、補間されるフレ
ーム及び/又はフィールドの画素が含まれたブロックの
動きベクトルを用いて隣接したフレーム及び/又はフィ
ールドの画素を動き補償するか、又は補間されるフレー
ム及び/又はフィールドの画素が含まれたブロックの隣
接したブロックの動きベクトルを用いて隣接したフレー
ム及び/又はフィールド画素を動き補償する。
ルドで補間される画素と隣接した画素と、補間される画
素の前後フィールドで補間される画素と隣接した画素と
を用いて、補間される画素を生成する。この際、補間さ
れるフレーム/フィールドの画素は、隣接したフレーム
/フィールドと同一な位置に存在する画素で補間する。
適応動き補償部250は、動き推定部210で推定され
た動きベクトルの正確度と動き分析部230で推定され
た動き情報及び相関値に基づき、動き補償補間部220
及びリニア補間部240で生成された画素を補間値とし
て出力する。
動き分析部は、グローバル動き推定(global m
otion estimation)部420と動きタ
イプ決定部430、そして周辺動きベクトルとの相関関
係を参照して現在のブロックの動きベクトルの信頼度を
計算する信頼度計算部410から構成される。
420は入力される動きベクトルを用いてグローバル動
きを推定するが、図5を参照してより詳細に説明する。
先ず、動きベクトルを入力して各ブロックの動きベクト
ルのヒストグラムを求め(過程510)、次いで、ヒス
トグラムで主動きを決定して(過程520)これをグロ
ーバル動きベクトルとして決定する(過程530)。
hx,hyとすれば、グローバル動きの存在有無は、式
3,式4のように定義することができる。
部420で推定されたグローバル動きベクトルとの相関
度を計算して、動きタイプを決定する。
きベクトルと周辺ブロックの動きベクトルとの相関度を
計算する。この相関度は、動き補償のための画素と動き
を考慮しない画素間のソフトスイッチ(soft sw
itch)値として用いられる。即ち、ソフトスイッチ
値は、式5のように定義される。
あれば、選択部620は式6のように動き補償補間部2
20で生成された画素値を出力する。
前のフレームと現在のフレームとを意味する。
部620は、式7のようにリニア補間部240で生成さ
れた画素値を出力する。
20は、ローカル動き補償部610で生成された画素値
を出力する。ローカル動き補償部610は、相関値kに
基づき動き補償画素Pmc(x)とリニア補間画素P
avg(x)との比重を調節する。より詳しく説明すれ
ば、ローカル動き補償部610は、動き補償用画素及び
リニア補間用画素を入力して、式8,式9,式10を通
じて動き補償画素値Pmc(x)とリニア補間画素値P
avg(x)とを求めた後、これら画素値を用いて、式
11のように最終的に補間値fi(x)を決定する。
現在のブロックの動きベクトルV0と周辺ブロックの動
きベクトルV1−V8を意味する。そして周辺ブロック
の動きベクトルを用いて、以前のフレームと現在のフレ
ームとで動き補償に用いられる画素セットを構成し、各
々の画素セットで式9のようにメディアン値を取る。
きベクトルが不正確な場合、動きベクトルのスムーズネ
ス(smoothness)効果を得ることができる。
スムーズな効果を適用した動きベクトルは、ローカル動
きのソフトスイッチング(soft switchin
g)のための動き補償用画素に用いられる。
たソフトスイッチのための相関値kは、PmcとP
avgとの間の値を決定する。従って、選択部620で
選択された最終補間画素は、式11として定義される。
クトル正確度パラメータと動きタイプにより補間される
画素値を決定する。もし動きタイプがグローバル動きと
して判定されれば、動き補償による補間値が出力され、
動きタイプがローカル動きである場合、図7のように多
重動き軌跡(multiple motion tra
jectories)を用いてブロックアーティファク
トを減らすソフトスイッチング手法が適用される。ここ
で、動きタイプにより推定されたベクトル正確度の臨界
値が決定され、この推定されたベクトル正確度と与えら
れた臨界値とを比較して動きタイプが変わる場合があ
る。言い換えれば、動きタイプがグローバル動きとして
判定されたとしても、推定されたベクトル正確度が臨界
値より大きい場合、グローバル動きはローカル動きタイ
プに変えられる。
ック別に動き情報に基づきそれぞれ異なる動き補償方式
を適用することによって、より優秀な画質を得ることが
でき、又推定された動きベクトルがブロックアーティフ
ァクトを発生させるおそれがある所では、周辺ブロック
の動きベクトルとの相関性を用いてソフトスイッチング
を行うことにより、ブロックアーティファクトを減らす
ことができる。そして動き補償に用いられる補間画素
は、周辺ブロックの動きベクトルによる候補ベクトルを
用いることにより、動きベクトルに対するスムーズネス
効果を同時に得ることができる。
方法を示す概念図である。
変換装置を示したブロック図である。
を用いて動き補償する過程を示す概念図である。
る。
と周辺ブロックとの動きベクトルを用いた動き補償を示
す概念図である。
Claims (19)
- 【請求項1】 入力される映像信号のレートを変換する
フレーム及び/又はフィールドレート変換方法におい
て、 (a)フレーム及び/又はフィールド間の動きベクトル
を用いて補間されるフレーム及び/又はフィールドに対
する動きベクトルとその正確度を推定する過程と、 (b)前記過程(a)で推定された動きベクトルを分析
して動き情報を決定すると共に、現在のブロックの動き
ベクトルと周辺ブロック動きベクトル間の相関度を計算
する過程と、 (c)前記過程(a)で推定された動きベクトルを用い
て補間されるフレーム及び/又はフィールドで動き補償
を行って補間される画素を生成する過程と、 (d)補間されるフレーム及び/又はフィールドで補間
される画素と隣接した画素と補間される画素の前後フレ
ーム及び/又はフィールドで補間される画素と隣接した
画素とを用いて、補間される画素を生成する過程と、 (e)前記過程(a)で推定された動きベクトルの正確
度と前記過程(b)で推定された動き情報及び相関度に
より、前記過程(c)及び前記過程(d)で生成された
画素を補間値として出力する過程とを含むフレーム及び
/又はフィールドレート変換方法。 - 【請求項2】 前記過程(a)の動きベクトルの正確度
はブロックの全ての画素の差を累積した値を用いて計算
されることを特徴とする請求項1に記載のフレーム及び
/又はフィールドレート変換方法。 - 【請求項3】 前記過程(b)の動き情報の決定は、 (a−1)前記過程で推定された動きベクトルの分布を
参照して現在の場面でグローバル動きベクトルを推定す
る過程と、 (a−2)補間されるフレーム及び/又はフィールドの
画素が含まれたブロックの動きベクトルを前記過程(a
−1)で生成されたグローバル動きベクトル値と比較し
て補間されるフレーム及び/又はフィールドの画素が含
まれたブロックの動き情報を決定する過程と、 (a−3)現在のブロックの動きベクトルと隣接した動
きベクトルとの差を用いて相関値を計算する過程とを含
むことを特徴とする請求項1に記載のフレーム及び/又
はフィールドレート変換方法。 - 【請求項4】 前記動きベクトルの分布はヒストグラム
を用いることを特徴とする請求項3に記載のフレーム及
び/又はフィールドレート変換方法。 - 【請求項5】 前記グローバル動きベクトルは、動きベ
クトルの水平/垂直方向へそれぞれヒストグラムの主値
として推定されることを特徴とする請求項3に記載のフ
レーム及び/又はフィールドレート変換方法。 - 【請求項6】 前記グローバル動きベクトルは、動きベ
クトルのヒストグラム値を臨界値と比較して推定される
ことを特徴とする請求項3に記載のフレーム及び/又は
フィールドレート変換方法。 - 【請求項7】 前記動き情報決定過程は、 (a−1)前記ブロックの動きベクトルをグローバル動
きベクトルと比較して二つベクトルの差が所定の臨界値
より小さい場合、前記ブロックの動き情報をグローバル
動きに設定する過程と、 (a−2)所定臨界値より大きい場合、前記ブロックの
動き情報をローカル動きに設定する過程と、 (a−3)前記ブロックの動きベクトルがゼロベクトル
である場合、前記ブロックの動き情報をゼロ動きとして
設定する過程とを含むことを特徴とする請求項3に記載
のフレーム及び/又はフィールドレート変換方法。 - 【請求項8】 前記過程(a−3)で現在のブロックの
動きベクトルと隣接したブロックの動きベクトルの差値
を動き補償でソフトスイッチング値として用いることを
特徴とする請求項3に記載のフレーム及び/又はフィー
ルドレート変換方法。 - 【請求項9】 前記過程(c)の画素生成は、 前記補間されるフレーム及び/又はフィールドの画素が
含まれたブロックの動きベクトルを用いて隣接したフレ
ーム及び/又はフィールドの画素を動き補償することを
特徴とする請求項1に記載のフレーム及び/又はフィー
ルドレート変換方法。 - 【請求項10】 前記過程(c)の画素生成は、 前記補間されるフレーム及び/又はフィールドの画素が
含まれたブロックに隣接したブロックの動きベクトルを
用いて、隣接したフレーム及び/又はフィールドの画素
を動き補償することを特徴とする請求項1に記載のフレ
ーム及び/又はフィールドレート変換方法。 - 【請求項11】 前記過程(d)の画素生成は、 前記補間されるフレーム及び/又はフィールドの画素を
隣接したフレーム/フィールドの同一な位置に存在する
画素で補間することを特徴とする請求項1に記載のフレ
ーム及び/又はフィールドレート変換方法。 - 【請求項12】 前記過程(c)の画素生成は、 前記補間されるフレーム及び/又はフィールドの画素が
隣接したフレーム及び/又はフィールドの隣接した画素
を用いて補間することを特徴とする請求項1に記載のフ
レーム及び/又はフィールドレート変換方法。 - 【請求項13】 前記過程(e)の画素生成は、 前記補間されるフレーム及び/又はフィールドの画素が
含まれたブロックの動きタイプがグローバル動きであ
り、前記過程(a)で推定された正確度が与えられた臨
界値より高い場合、前記過程(c)で求められた画素を
補間される画素として選択し、前記過程(a)で推定さ
れた正確度が与えられた臨界値より低い場合、前記過程
(d)で求められた画素を補間される画素として選択す
ることを特徴とする請求項1に記載のフレーム及び/又
はフィールドレート変換方法。 - 【請求項14】 前記過程(e)の画素生成は、 前記補間されるフレーム及び/又はフィールドの画素が
含まれたブロックの動きタイプがローカル動きであれ
ば、前記過程(c)で生成された画素と前記過程(d)
で求められた画素とから、現在のブロックの動きベクト
ルと隣接したブロックの動きベクトルとの差値を用いた
ソフトスイッチングにより補間がされることを特徴とす
る請求項1に記載のフレーム及び/又はフィールドレー
ト変換方法。 - 【請求項15】 前記ソフトスイッチングによる補間
は、現在のブロックの動きベクトルと隣接したブロック
との動きベクトルの差値により、前記過程(c)で生成
された画素と前記過程(d)で求められた画素とに、異
なる加重値を与えて生成されることを特徴とする請求項
14に記載のフレーム及び/又はフィールドレート変換
方法。 - 【請求項16】 前記過程(e)の画素生成は、 前記補間されるフレーム及び/又はフィールドの画素が
含まれたブロックの動きベクトルと隣接したブロックの
動きベクトルとに基づき、以前のフレーム及び/又はフ
ィールドの画素のメディアン値と以後のフレーム及び/
又はフィールドの画素のメディアン値とを用いて補間す
ることを特徴とする請求項1に記載のフレーム及び/又
はフィールドレート変換方法。 - 【請求項17】 前記過程(c)の画素生成は、 前記補間されるフレーム及び/又はフィールドの画素が
含まれたブロックの動きベクトルと隣接したブロックの
動きベクトルとを用いて、以前のフレーム及び/又はフ
ィールドの画素の平均値と以後のフレーム及び/又はフ
ィールドの画素の平均値とを用いて、補間される画素と
して生成することを特徴とする請求項1に記載のフレー
ム及び/又はフィールドレート変換方法。 - 【請求項18】 映像信号をレートに変換するフレーム
及び/又はフィールドレート変換装置において、 フレーム及び/又はフィールド間の動きベクトルを用い
て補間されるフレーム及び/又はフィールドに対する動
きベクトルを推定する動き推定手段と、 前記動き推定手段で推定された動きベクトルを分析して
動き情報を決定し、現在のブロックの動きベクトルと周
辺ブロック動きベクトルとの相関度を計算する動き分析
手段と、 前記動き推定手段で推定された動きベクトルを用いて、
補間されるフレーム及び/又はフィールドで動き補償を
行って補間される画素を生成する動き補償補間手段と、 補間されるフレーム及び/又はフィールドに隣接したフ
レーム及び/又はフィールドで補間される画素と隣接し
た画素として、補間される画素を生成する時空間補間手
段と、 前記動き分析手段で推定された動き情報と相関度によ
り、前記動き補償補間手段及び前記時空間補間手段で生
成された画素を、補間される画素値として出力する適応
動き補償手段とを含むフレーム及び/又はフィールドレ
ート変換装置。 - 【請求項19】 前記動き分析手段は、 推定された動きベクトルの分布を参照してグローバル動
きベクトルを推定するグローバル動き推定部と、 前記グローバル動き推定部で推定されたグローバル動き
ベクトルと推定された動きベクトルとを比較してブロッ
クの動き情報を決定する動きタイプ決定部と、 現在のブロックの動きベクトルと隣接したブロックの動
きベクトルとの差値を計算して、動き補償平均値と時間
的平均値との加重値を調節する信頼度計算部とを含むこ
とを特徴とする請求項18に記載のフレーム及び/又は
フィールドレート変換装置。
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