JP2005347842A - 輝度変化検出方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 画像内の輝度変化検出を行う場合に、画像の画素数の変更に容易に対処できるようにする。
【解決手段】 入力画像信号を、所定数の画素毎にブロック化し、そのブロック内の画素の輝度レベルの積分値を算出し、算出された積分値のブロック毎の分布を算出し、算出された分布の変化により、入力画像信号の場面切換を検出する場合に、入力画像信号の隣接するn個(nは2以上の整数)の画素の輝度レベルを加算器22a〜22yで加算するとともに、乗算器23a〜23yで1/nのレベルとし、加算及び1/nのレベルとする処理が施された輝度レベルから、輝度の積分値を算出するようにした。
【選択図】 図2
【解決手段】 入力画像信号を、所定数の画素毎にブロック化し、そのブロック内の画素の輝度レベルの積分値を算出し、算出された積分値のブロック毎の分布を算出し、算出された分布の変化により、入力画像信号の場面切換を検出する場合に、入力画像信号の隣接するn個(nは2以上の整数)の画素の輝度レベルを加算器22a〜22yで加算するとともに、乗算器23a〜23yで1/nのレベルとし、加算及び1/nのレベルとする処理が施された輝度レベルから、輝度の積分値を算出するようにした。
【選択図】 図2
Description
本発明は、画像信号の輝度変化を検出する輝度変化検出方法及び装置に関する。
従来、入力した画像信号(映像信号)の輝度変化を検出することが、映像機器において行われている。図7は、従来の画像信号の輝度変化検出構成例を示した図である。入力した画像信号は、1フレーム内の画素を、所定数の画素毎にブロックを構成して、そのブロック単位で輝度レベルを積分するようにしてある。具体的には、例えば図8に示すように、画像P0が入力した場合に、その画像P0内の有効画素を、X画素(水平方向)×Y画素(垂直方向)の所定画素(X及びYは予め決められた複数の値)ごとに分割したブロックP1,P2,P3,……とするサンプリングブロックとする処理を、各フレーム毎に行う。
このようにブロック化された画像信号は、1ブロック単位で図7に示す輝度変化検出部に入力される。即ち、1ブロック内の垂直方向の1列の画素の輝度データが、入力端子1a,1b,……1yに得られるとすると、各画素の輝度データは、タイミング補正手段としてのフリップフロップ2a,2b,……2yを介して、垂直方向積分回路3に供給する。
垂直方向積分回路3では、供給される垂直方向の1列の画素の輝度値を積算する積分処理を行い、得られた積分値を水平方向積分回路4に供給する。水平方向積分回路4では、1ブロックの水平方向の画素数であるX個の画素データが供給される毎に、コントローラ(図示せず)から端子5を介して供給されるリセット信号RSTで、積分動作をリセットしながら、水平方向の積分を行い、そのリセットされる直前の積分値を、ヒストグラム出力回路6に供給する。
ヒストグラム出力回路6は、供給される1ブロックの輝度の積分値が、予め決められた複数段階(例えば16段階)のレベルの内のどの段階であるか判断して、その判断した段階の値を出力する。ヒストグラム出力回路6の出力は、ヒストグラム解析回路7に供給して、1フレームごとに、どのような輝度分布であるのか解析する。
そして、コントローラなどで、その解析結果を1フレームごとに判断して、輝度分布に予め決められた閾値以上の輝度分布の変化を検出した場合、入力した画像信号による画像のシーン(場面)が変化したと判断する。このようにして入力画像信号の場面変化点を検出することで、対応した画像処理が可能になる。
特許文献1には、画像信号のレベルをブロック単位で検出することについての開示がある。
特開2003−143437号公報
ところが、図7のようにブロック化して輝度レベルを検出して、その分布から輝度変化を検出するようにした場合、入力した画像信号のサイズによって、判断する条件を変更する必要がある。従って、複数のサイズの画像信号入力に対応させるためには、図7に示した輝度変化検出部の処理構成や処理プログラムなどを変更する必要があり、負担が大きい問題があった。
具体的には、例えば図9に示すように、所定の画素数の第1の入力画像信号Paから、それよりも1フレーム内の画素数が多い第2の入力画像信号Pb又はPcに変化したとすると、1サンプリングブロック内の画素数を変化させない画像信号Pbとして扱うか、或いは1フレーム内のサンプリングブロック数を変化させない画像信号Pcとして扱うかの、いずれかになる。
ここで、1サンプリングブロック内の画素数を変化させない画像信号Pbとした場合には、1フレーム内のブロック数が増えるので、輝度変化ありと判断するためのヒストグラムの値の重みが変動し、ヒストグラムを処理するアプリケーション等を、画像サイズに応じて変更する必要が生じる。
また、1フレーム内のサンプリングブロック数を変化させない画像信号Pcとした場合には、ヒストグラムの値の重みは変動しないが、1ブロック内の画素数が大きく変わるので、積分加算される輝度レベルの値そのものが大きく変動し、輝度レベルを判断する閾値そのものを、画像サイズに応じて変更する必要が生じる。なお、ここでの画像サイズの変化とは、1フレーム内の画素数が変化である。
このように、入力画像信号の画像サイズの変化に対応して輝度変化検出を行うためには、種々の検出条件などを変更する必要があり、そのための処理構成の変更やプログラム変更などに多大な手間が必要になる問題があった。
本発明の目的は、輝度変化検出を行う場合に、画像の画素数の変更に容易に対処できるようにすることにある。
本発明は、入力画像信号を、所定数の画素毎にブロック化し、そのブロック内の画素の輝度レベルの積分値を算出し、算出された積分値のブロック毎の分布を算出し、算出された分布の変化により、入力画像信号の場面切換を検出する場合に、入力画像信号の隣接するn個(nは2以上の整数)の画素の輝度レベルを加算するとともに、1/nのレベルとし、加算及び1/nのレベルとする処理が施された輝度レベルから、輝度の積分値を算出するようにしたものである。
このようにしたことで、隣接する画素の輝度レベルを加算する値であるnの設定を適正に行うことで、入力画像信号の1フレーム内の画素数が変化しても、1フレーム内のブロック数を変えずに、ブロック毎の輝度を積分する画素数を変化させないように設定できる。
本発明によると、入力画像信号の1フレーム内の画素数が変化しても、1フレーム内のブロック数を変えずに、ブロック毎の輝度を積分する画素数を変化させないように設定できる。従って、入力画像信号の1フレーム内の画素数が変化しても、輝度変化を検出するための回路構成や処理プログラムなどを変更する必要がなく、それだけ画像サイズの変化に対応させるための構成や処理を簡単にすることができる。
特に、入力画像信号の場面切換を検出する閾値を、入力画像信号の1フレーム内の画素数が変化しても一定としたことで、輝度変化検出のための閾値設定を画像サイズ毎に変更する必要がなくなり、同じ閾値を使用して入力画像信号の場面切換を検出できるようになる。
また、算出された分布の変化から入力画像信号の場面切換を検出した場合に、入力画像信号の場面切換検出位置にチャプタを設定することで、場面切換毎にチャプタを自動設定する処理が、どの画像サイズでも良好に行えるようになる。
以下、本発明の一実施の形態を、図1〜図6を参照して説明する。
本例においては、DVD(Digital Video Disc又はDigital Versatile Disc)と称される記録媒体(ここでは光ディスク)に入力した画像信号(映像信号)を記録する画像記録装置に適用したものである。
本例においては、DVD(Digital Video Disc又はDigital Versatile Disc)と称される記録媒体(ここでは光ディスク)に入力した画像信号(映像信号)を記録する画像記録装置に適用したものである。
図1はその全体構成を示した図であり、入力端子11に得られる画像信号(デジタル画像データ)は、画像入力部12に供給し、入力した画像サイズに対応した入力処理を行う。例えば、所定の伝送方式用に圧縮符号化されている場合に、その圧縮符号化からの復号化等を行う。このとき、この機器の各部の動作制御を行うコントローラ30に、入力した画像サイズ(画素数)のデータを供給する。画像入力部12で入力処理された画像データは、画像処理部13に供給して、媒体に記録させるための各種画像処理を行う。画像処理部13で処理された画像データは、記録データ生成部14に供給して、媒体に記録するためのデータとする。画像データ以外の記録データについても生成される。
また、記録位置を指示するためのチャプタ信号なども、コントローラ30から記録データ生成部14に送られて、媒体にチャプタ信号が記録される。記録データ生成部14で生成された記録データは、媒体記録処理部15に送られて、記録媒体16に記録させる処理が行われる。なお、図1の記録系の構成は、画像データの記録系だけを示してあり、音声データなどのその他のデータの処理系については省略してある。
そして本例においては、画像入力部12が出力する画像データを、輝度抽出部17に供給して、画像データの中の有効画像範囲内の各画素の輝度データだけを抽出する。輝度抽出部17で抽出された輝度データは、サンプリングブロック化部18に供給して、1フレームの画像を、予め決められたサンプリングブロックに分割する。ここでは、画像データの1フレーム内の画素数(画像サイズ)が変化しても、1フレーム内に設定するブロック数は同じとしてある。サンプリングブロック化部18で分割された各サンプリングブロックのデータは、輝度変化検出部20に供給する。輝度変化検出部20は、ブロック毎の輝度の積分値の分布を算出するヒストグラム算出処理を行って、輝度変化を検出する手段であり、その詳細構成については後述する(図2、図5)。
輝度変化検出部20では、隣接するフレーム間で、所定以上の輝度変化が検出された場合、その輝度変化ありのデータをコントローラ30に供給する。なお、コントローラ30は、輝度変化検出部20に、現在入力中の画像データの画像サイズのデータを送るようにしてある。またコントローラ30は、輝度変化ありと検出するのに必要な閾値のデータを、輝度変化検出部20に送って、設定させる。本例の閾値は、1フレーム内の画素数(画像サイズ)が変化しても、一定の値で変化させない。
コントローラ30では、輝度変化検出部20で輝度変化ありと検出した場合に、その検出したタイミングで、入力した画像の場面(シーン)が変化したと判断して、そのとき媒体16に記録させる画像データの該当位置に、チャプタを設定する。このようにチャプタが設定されることで、後で媒体に記録された画像データを再生する際には、設定されたチャプタ位置から再生させる指示が可能になり、場面が変わる位置からの再生が簡単に行える。
次に、本例の輝度変化検出部20の構成について説明する。本例の輝度変化検出部20では、必要により、1サンプリングブロック内の垂直方向の画素数を調整するとともに、1サンプリングブロック内の水平方向の画素数についても調整するようにしてある。
まず、垂直方向の画素数を調整する構成を、図2に示すと、この例では垂直方向の画素数を1/2にする回路の例である。ここでは1ブロック内の垂直方向の画素の輝度データが、1画素ずつ端子21a,21b,21c,21d,……,21y,21zに供給される。供給される輝度データは、隣接する2画素ずつ加算器22a,22b,……,22yに供給して、その隣接する2画素の輝度データを加算する。各加算器22a〜22yで加算された輝度データは、係数乗算器23a,23b,……,23yに供給して、係数1/2を乗算して、値を1/2にする。このようにしたことで、加算器22a〜22yで加算された輝度データを、係数乗算器23a〜23yで平均化する処理が行われることになる。
各係数乗算器23a〜23yで平均化された画素の輝度データは、タイミング補正手段としてのフリップフロップ24a,24b,……24yを介して、垂直方向積分回路25に供給する。
垂直方向積分回路25では、供給される垂直方向の1列の画素の輝度値を積算する積分処理を行い、得られた積分値を水平方向積分回路26に供給する。水平方向積分回路26では、1ブロックの水平方向の画素数であるX個の画素データが供給される毎に、コントローラ30側から端子27を介して供給されるリセット信号RSTで、積分動作をリセットしながら、水平方向の積分を行い、そのリセットされる直前の積分値を、ヒストグラム出力回路28に供給する。
ヒストグラム出力回路28は、供給される1ブロックの輝度の積分値が、予め決められた複数段階(例えば16段階)のレベルの内のどの段階であるか判断して、その判断した段階の値を出力する。ヒストグラム出力回路28の出力は、ヒストグラム解析回路29に供給して、1フレームごとに、どのような輝度分布であるのか解析し、隣接した1フレーム間の輝度分布の変化量が、コントローラ30から指示された閾値を越えた場合に、入力した画像信号による画像のシーン(場面)が変化したと判断し、画面変化検出データをコントローラ30に供給する。
なお、図2の例では、垂直方向の画素数を1/2にする回路の例であるので、垂直方向の全ての隣接画素を加算して平均化するようにしたが、画像サイズの変化数が正確に1/2にならない場合には、一部の区間の画素だけを加算して平均化するようにしてもよい。また、1ブロックの垂直方向の画素数を減らす必要がない場合には、加算器22a〜22yと係数乗算器23a〜23yでの処理は必要ない。
図3は、図2に示した回路で処理した場合の、入力画像のサンプリングブロックの設定例と、そのサンプリングブロック内の輝度データのサンプリング単位を示した図である。図3Aに示すように、入力画像サイズが小さい場合には、入力画像をブロック分割した後、ブロック内の画素の輝度データをそのまま垂直方向積分回路25に供給して、処理させる。即ち、サンプリング単位が、図3Aの右側に示すように、[水平方向X画素]×[垂直方向Y画素]となる。
そして、入力画像サイズが大きい場合には(ここでは垂直方向の画素数が2倍になったとする)、図3Bに示すように、入力画像を同じブロック数でブロック分割した後、ブロック内の画素の輝度データを、垂直方向の隣接画素毎に加算して平均化してから垂直方向積分回路25に供給して、処理させる。即ち、サンプリング単位が、図3Bの中央に示すように、[水平方向X画素]×[垂直方向2Y画素]であったものが、右側に示すように、[水平方向X画素]×[垂直方向Y画素]となって処理される。
次に、水平方向の画素数を調整する構成を、図4に示すと、この例では水平方向の画素数を1/2にする回路の例である。ここでは1ブロック内の垂直方向の画素の輝度データが、2画素ずつ端子31a,31b,……,31yに供給され、2画素のデータを積分する。2画素毎に積分された輝度データは、各ライン毎に、水平方向の係数乗算器32a,32b,……,32yに供給して、その2画素の輝度の積分値に対して係数1/2を乗算して、値を1/2にする。
各係数乗算器32a〜32yで1/2となった輝度データは、タイミング補正手段としてのフリップフロップ33a,33b,……33yを介して、垂直方向積分回路25に供給する。
以後は、図2の回路と同様である。即ち、垂直方向積分回路25では、供給される垂直方向の1列の画素の輝度値を積算する積分処理を行い、得られた積分値を水平方向積分回路26に供給する。水平方向積分回路26では、1ブロックの水平方向の画素数であるX個の画素データが供給される毎に、コントローラ30側から端子27を介して供給されるリセット信号RSTで、積分動作をリセットしながら、水平方向の積分を行い、そのリセットされる直前の積分値を、ヒストグラム出力回路28に供給する。
ヒストグラム出力回路28は、供給される1ブロックの輝度の積分値が、予め決められた複数段階(例えば16段階)のレベルの内のどの段階であるか判断して、その判断した段階の値を出力する。ヒストグラム出力回路28の出力は、ヒストグラム解析回路29に供給して、1フレームごとに、どのような輝度分布であるのか解析し、隣接した1フレーム間の輝度分布の変化量が、コントローラ30から指示された閾値を越えた場合に、入力した画像信号による画像のシーン(場面)が変化したと判断し、画面変化検出データをコントローラ30に供給する。
図6は、ヒストグラム出力回路28からヒストグラム解析回路29に供給される輝度のヒストグラムの一例を示した図である。この例では、各ブロックの輝度レベルの積分値を0から15の16段階に分けてあり、1フィールド内の各ブロックの輝度レベルの積分値が、その16段階のいずれであるか、ヒストグラム出力回路28で分けるようにして、各レベルが、1フィールド内に何ブロックあるかを示したのが、図6である。図6Aに示す直前フィールドのヒストグラムと、図6Bに示す現フィールドのヒストグラムとを比較して、その差分が予め設定された閾値を超えた場合に、場面変化ありと判断するものである。図6に示すような輝度変化が隣接フィールド間である場合には、場面変化ありと判断される。
なお、図4の例では、水平方向の画素数を1/2にする回路の例であるので、水平方向の全ての隣接画素を加算して平均化するようにしたが、画像サイズの変化数が正確に1/2にならない場合には、一部の区間の画素だけを加算して平均化するようにしてもよい。また、1ブロックの水平方向の画素数を減らす必要がない場合には、係数乗算器32a〜32yでの処理は必要ない。
図5は、図4に示した回路で処理した場合の、入力画像のサンプリングブロックの設定例と、そのサンプリングブロック内の輝度データのサンプリング単位を示した図である。図5Aに示すように、入力画像サイズが小さい場合には、入力画像をブロック分割した後、ブロック内の画素の輝度データをそのまま垂直方向積分回路25に供給して、処理させる。即ち、サンプリング単位が、図5Aの右側に示すように、[水平方向X画素]×[垂直方向Y画素]となる。
そして、入力画像サイズが大きい場合には(ここでは水平方向の画素数が2倍になったとする)、図5Bに示すように、入力画像を同じブロック数でブロック分割した後、ブロック内の画素の輝度データを、水平方向の隣接画素毎に積分して1/2としてから垂直方向積分回路25に供給して、処理させる。即ち、サンプリング単位が、図5Bの中央に示すように、[水平方向2X画素]×[垂直方向Y画素]であったものが、右側に示すように、[水平方向X画素]×[垂直方向Y画素]となって処理される。
このように処理されることで、入力画像のサイズが変化した場合であっても、ヒストグラム出力回路28とヒストグラム解析回路29での処理については、常に同じ処理が可能である。具体的には、ヒストグラム出力回路28に入力する輝度の積分値については、画像サイズが変化しても、同じ重みの積分値となり、ヒストグラム解析回路29では、場面変化を判断するための閾値についても全く同じ値が使用でき、輝度変化に基づいて場面変化の判断処理を行う場合の処理状態に変更を加える必要がない。
なお、図2及び図4に示した例では、垂直方向の画素数を1/2にする回路や、水平方向の画素数を1/2にする回路を、単独で使用する例としたが、図2の処理構成と図4の処理構成を組み合わせることで、1サンプリングブロック内の画素として、例えば[水平方向2X画素]×[垂直方向2Y画素]であったものを、[水平方向X画素]×[垂直方向Y画素]とすることが可能になる。具体的な画素数の例を示すと、例えば、小さいが画像サイズとして、[水平方向720画素]×[垂直方向240画素]であるとする。このとき、それより大きい画像サイズである、[水平方向720画素]×[垂直方向480画素]が入力した場合には、垂直方向を1/2にすればよい。また、さらに大きい画像サイズである、[水平方向1440画素]×[垂直方向480画素]が入力した場合には、垂直方向と水平方向の双方を1/2にすればよい。
このように本例の処理構成とすることで、入力画像サイズが変わっても、ヒストグラムの集計結果の重みが変わらないので、1つの画像サイズにだけ対応したアプリケーションをそのまま適用して、輝度変化検出を行うことが可能になる。また、サンプリングの最小単位を変更(共用)するにあたり、回路規模の増加がないので、回路の効率が向上する。
さらに、回路規模の増加を軽減できることで、消費電力を削減できる。
さらに、回路規模の増加を軽減できることで、消費電力を削減できる。
なお、上述した実施の形態では、1ブロック内の垂直方向及び/又は水平方向の2つの隣接画素の輝度データを積分して、各サンプリングブロックの輝度積分時の画素数を1/2にするようにしたが、例えば1ブロック内の3つ、或いはそれ以上の隣接画素の輝度データを積分又は加算して、各サンプリングブロックの輝度積分時の画素数を1/3或いはそれ以上の積分数(加算数)で割るようにしてもよい。具体的には、隣接するn個(nは2以上の整数)の画素の輝度データを積分(加算)する場合に、1/nに割ればよい。
また、上述した実施の形態では、1ブロック内の垂直方向及び/又は水平方向の全ての隣接画素の輝度データを積分(加算)して、その積分数(加算数)で割る処理を行うようにしたが、例えば用意された画像サイズの画素数の変化が整数倍でない場合には、1ブロック内の垂直方向及び/又は水平方向の一部の隣接画素の輝度データだけを積分(加算)して、その積分(加算)された画素についてだけは対応した数で割る処理を行うようにして、サンプリングブロック内の画素数を調整して、画素数の変化が整数倍でない場合でも、各サンプリングブロックの輝度積分時の画素数を同じに設定してもよい。
また、上述した実施の形態では、DVDなどの記録媒体に画像信号を記録する際のチャプタ設定処理に、本例の輝度変化検出に基づいた場面切換の検出を適用したが、画像信号に関係したその他の処理に、本例の輝度変化検出処理を適用することが可能である。
11…入力端子、12…画像信号入力部、13…画像処理部、14…記録データ生成部、15…媒体記録処理部、16…記録媒体、17…輝度抽出部、18…サンプリングブロック化部、20…輝度変化検出部、22a〜22y…加算器、23a〜23y…係数乗算器(1/2回路)、25…垂直方向積分回路、26…水平方向積分回路、27…リセット信号入力端子、28…ヒストグラム出力回路、29…ヒストグラム解析回路、30…コントローラ、32a〜32y…係数乗算器(1/2回路)
Claims (6)
- 入力画像信号を、所定数の画素毎にブロック化し、
前記ブロック内の画素の輝度レベルの積分値を算出し、
前記算出された積分値のブロック毎の分布を算出し、
前記算出された分布の変化により、前記入力画像信号の場面切換を検出する輝度変化検出方法において、
前記入力画像信号の少なくとも一部の画素について、隣接するn個(nは2以上の整数)の画素の輝度レベルを加算するとともに、1/nのレベルとし、
前記加算及び1/nのレベルとする処理が施された輝度レベルから、前記積分値を算出する
輝度変化検出方法。 - 請求項1記載の輝度変化検出方法において、
前記加算及び1/nのレベルとする処理を選択的に行うことで、1つのブロック内の積分値を算出するための画素加算数を、前記入力画像信号の1フレーム内の画素数が変化しても一定とし、
前記入力画像信号の場面切換を検出する閾値を、前記入力画像信号の1フレーム内の画素数が変化しても一定とした
輝度変化検出方法。 - 請求項1記載の輝度変化検出方法において、
前記算出された分布の変化により、入力画像信号の場面切換を検出した場合に、前記入力画像信号の場面切換検出位置に、チャプタを設定する
輝度変化検出方法。 - 入力画像信号を、所定数の画素毎にブロック化するブロック化手段と、
前記ブロック化手段でブロック化されたブロック内の、少なくとも一部の画素について、隣接するn個(nは2以上の整数)の画素の輝度レベルを加算するとともに、1/nのレベルとする演算手段と、
前記演算手段が演算した輝度レベルの積分値を前記ブロック毎に算出する輝度積分値算出手段と、
前記輝度積分値算出手段で算出された積分値のブロック毎の分布を算出するヒストグラム算出手段と、
前記ヒストグラム算出手段で算出された分布の変化が閾値を越えた場合に、前記入力画像信号の場面切換を検出する輝度変化検出手段とを備えた
輝度変化検出装置。 - 請求項4記載の輝度変化検出装置において、
前記演算手段での加算及び1/nのレベルとする演算処理は、前記画像信号の1フレーム内の画素数の変化に対応して選択的に行って、1つのブロック内の積分値を算出するための画素加算数を、前記入力画像信号の1フレーム内の画素数が変化しても一定とし、
前記輝度変化検出手段で設定される閾値を、前記入力画像信号の1フレーム内の画素数が変化しても一定とした
輝度変化検出装置。 - 請求項4記載の輝度変化検出装置において、
前記輝度変化検出手段で入力画像信号の場面切換を検出した場合に、その検出した入力画像信号の場面切換検出位置に、チャプタを設定する
輝度変化検出装置。
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KR101878182B1 (ko) * | 2011-12-02 | 2018-07-16 | 엘지디스플레이 주식회사 | 장면전환검출장치 및 장면전환검출방법 |
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