JP2006304096A - Sequential scanning converter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、動き補償型順次走査変換装置の改良、特に動画像の画質の向上を図った順次走査変換装置に関するものである。 The present invention relates to an improvement in a motion-compensated progressive scan converter, and more particularly to a progressive scan converter that improves the quality of moving images.
テレビジョン信号等の動画像信号は、限られた伝送路帯域で効率よく信号を伝送するため、飛び越し走査方式により伝送されている。この飛び越し走査信号を受信側で順次走査信号に変換する信号処理は順次走査変換と称されている。この処理は、例えばLCD(Liquid Crystal Display)やPDP(Plasma Display Panel)等の順次走査信号対応の画像表示装置において、付随する信号処理部において行われている。 A moving image signal such as a television signal is transmitted by an interlaced scanning method in order to efficiently transmit a signal in a limited transmission path band. The signal processing for converting the interlaced scanning signal into a sequential scanning signal on the receiving side is called sequential scanning conversion. This processing is performed in an associated signal processing unit in an image display device that supports progressive scanning signals such as an LCD (Liquid Crystal Display) and a PDP (Plasma Display Panel).
順次走査変換処理は、動き適応型順次走査変換と動き補償型順次走査変換とに大別される。動き適応型順次走査変換では、画像の差分等から静動判定を行い、画像が静止していると判定した場合前後の２フィールドを重ね合わせてフレーム画像を作成し、画像が動いていると判定した場合フィールド内補間フィルタによりフレーム画像を作成している。この処理では、静止画像については垂直解像度が改善されるが、動きのある画像については垂直解像度の改善は望めない。 The progressive scan conversion process is roughly divided into a motion adaptive progressive scan conversion and a motion compensation progressive scan conversion. In motion-adaptive progressive scan conversion, static motion is determined from image differences, etc., and when it is determined that the image is stationary, a frame image is created by superimposing the two fields before and after, and it is determined that the image is moving In this case, the frame image is created by the intra-field interpolation filter. This process improves the vertical resolution for still images, but cannot improve the vertical resolution for moving images.
一方、動き補償型順次走査変換は、補間すべきフィールドに対して、時間的に前後する２つのフィールドを用いた動き補償処理により補間ラインを形成するものであり、動きのある画像についても垂直解像度の改善が見込まれる（例えば、「非特許文献１」及び「特許文献１」参照）。 On the other hand, in the motion-compensated progressive scan conversion, an interpolation line is formed by motion compensation processing using two fields preceding and following a field to be interpolated. (See, for example, “Non-Patent Document 1” and “Patent Document 1”).
従来の動き補償型順次走査変換では、一般的に、検出された動き情報の正確さを用いて補間値が決められている。この動き情報の正確度は、例えば前後フィールドでブロックマッチングを行い、ブロック内画素の差分絶対値和の大小で表現され、その値が大きい場合その動きは正確でないものとされ、フィールド内補間値に重みをおいた補間画素値が生成されていた。このため、例えば水面のように、画素値の散乱度ないし分散度が高く且つランダムな動きの画像領域については動き情報が正確に捕らえられないため、順次走査変換時にフィールド内補間値に重みを置いた補間画素値が生成されていた。しかしながら、このような画像領域は、本来高い垂直解像度を有しているためフィールド内補間値に重みを置いて補間画素値を生成したのでは、順次走査変換された画像の垂直解像度が顕著に低下する欠点があった。 In the conventional motion compensated progressive scan conversion, the interpolation value is generally determined using the accuracy of detected motion information. The accuracy of this motion information is represented by, for example, block matching in the preceding and following fields, and is expressed by the magnitude of the sum of absolute differences of the pixels in the block. If the value is large, the motion is considered to be inaccurate. A weighted interpolated pixel value was generated. For this reason, for example, on a water surface, since the motion information cannot be accurately captured for an image region with high pixel value scattering or dispersion and random motion, a weight is placed on the inter-field interpolation value at the time of sequential scan conversion. Interpolated pixel values were generated. However, since such an image area originally has a high vertical resolution, if the interpolated pixel value is generated by weighting the intra-field interpolated value, the vertical resolution of the sequentially scanned image is significantly reduced. There was a drawback.
また、圧縮符号化された動画像信号では、一般的に画像の高周波成分の情報量を重点的に削減する処理が行われるため、上述した水面のような画像領域では、例えばブロック歪のような符号化歪が目立って発生していた。このような画像領域に従来の順次走査変換手法を適用すると、垂直方向にのみ解像度低下が起こるため水平方向のブロック境界がむしろ視覚的に目立ってしまい、主観的な画質を低下させる欠点も指摘されている。 In addition, since the compression-coded moving image signal is generally subjected to processing for reducing the information amount of the high-frequency component of the image, the image region such as the water surface described above is, for example, block distortion. Coding distortion was conspicuous. When the conventional progressive scan conversion method is applied to such an image area, the resolution is reduced only in the vertical direction, so the horizontal block boundary is rather visually noticeable, and the disadvantage of lowering subjective image quality is also pointed out. ing.
本発明の目的は、上述した欠点を解消し、画像の特徴に応じた動き補償型順次走査変換処理を行うことにより、本来高精細な画像領域の先鋭感を維持することができる順次走査変換装置を実現することにある。
本発明の別の目的は、復号動画像信号が符号化歪を含む場合であっても、符号化歪が視覚的に目立たなくなる順次走査変換装置を実現することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a progressive scan conversion apparatus that can maintain the sharpness of an originally high-definition image area by eliminating the above-mentioned drawbacks and performing motion compensated progressive scan conversion processing in accordance with image characteristics. Is to realize.
Another object of the present invention is to realize a progressive scan conversion device in which encoding distortion is visually inconspicuous even when the decoded moving image signal includes encoding distortion.
本発明による順次走査変換装置は、入力した飛び越し走査信号について順次走査変換処理を行って順次走査信号を出力する順次走査変換装置において、
入力画像信号を受け取り、入力画像を複数のブロックに分割し、画素値の散乱度をブロック毎に演算し、各ブロックの画素値の散乱度を表すアクティビティ情報を出力するアクティビティ演算手段と、
入力画像信号を受け取り、時間的に前後する前後フィールドから、補間すべき各画素の動きベクトル情報、動きの検出精度情報及びフレーム間補間画素値をそれぞれ出力する動き検出手段と、
入力画像信号を受け取り、補間されるべきフィールドの画素値を用いてフィールド内補間画素値を出力するフィールド内補間手段と、
前記動き検出手段から出力される各画素の動きベクトルから動き散乱度をブロック単位で演算し、動き散乱度情報を出力する動き散乱度演算手段と、
前記アクティビティ演算手段からのアクティビティ情報と、前記動き散乱度演算手段から出力される動き散乱度情報とを受け取り、入力画像を、画素値の散乱度と動き散乱度との２つのパラメータにより規定される１つ又はそれ以上の領域に区分する領域区分情報を出力する領域区分手段と、
前記フィールド内補間画素値、フレーム間補間画素値、及び領域区分情報を受け取り、区分された領域毎に、前記画素値の散乱度と動き散乱度とにより規定されるパラメータを重み付け因子として用い、フィールド内補間画素値とフレーム間補間画素値に対して適応混合処理して補間画素値を出力する適応混合手段と、
前記入力画像信号と適応混合手段から出力された補間画素値とを用いライン補間を行うライン補間手段とを具えることを特徴とする。
A progressive scan converter according to the present invention is a progressive scan converter that performs a progressive scan conversion process on an input interlaced scan signal and outputs a progressive scan signal.
Activity calculation means for receiving an input image signal, dividing the input image into a plurality of blocks, calculating a scattering value of the pixel value for each block, and outputting activity information representing the scattering value of the pixel value of each block;
Motion detection means for receiving an input image signal and outputting motion vector information of each pixel to be interpolated, motion detection accuracy information, and inter-frame interpolation pixel values from front and back fields that are temporally fluctuated;
Intra-field interpolation means for receiving an input image signal and outputting intra-field interpolation pixel values using the pixel values of the field to be interpolated;
A motion scattering degree calculating means for calculating a motion scattering degree in units of blocks from a motion vector of each pixel output from the motion detecting means, and outputting motion scattering degree information;
The activity information from the activity calculating means and the motion scattering degree information output from the motion scattering degree calculating means are received, and the input image is defined by two parameters of the pixel value scattering degree and the motion scattering degree. Region segmentation means for outputting region segmentation information for segmenting into one or more regions;
The intra-field interpolation pixel value, the inter-frame interpolation pixel value, and the area division information are received, and a parameter defined by the scattering degree and the motion scattering degree of the pixel value is used as a weighting factor for each divided area, Adaptive mixing means for performing adaptive mixing processing on the inner interpolation pixel value and the inter-frame interpolation pixel value and outputting the interpolation pixel value;
Line interpolation means for performing line interpolation using the input image signal and the interpolation pixel value output from the adaptive mixing means is provided.
画像アクティビティが高い画像部分、例えばランダムノイズ画像（砂嵐画像）の場合、一般的に動き検出の検出精度が低下する。すなわち、このような画像について動き検出部において画像のブロックを切り出して他の画像ブロックとマッチングをとっても良好なマッチング精度が得られず、誤差すなわち画素値の差分絶対値和が大きくなってしまう。このため、従来の順次走査変換装置では、補間対象フィールドに対して垂直方向のローパスフィルタを適用して補間画素を生成しており、補間後の画像の垂直方向の解像度が低下してしまう。一方、このような画像については、砂嵐画像から想到できるように、各画像の動きを正確に捕らえる必要はなく、多少動きが外れていても、動き補償に基づいて画素を補間するほうが視覚的に高解像度が得られる。このような概念に基づき、本発明では、アクティビティの高い画像については、動き補償に重みをおいた補間画素を生成して垂直方向の解像度低下の問題を解消する。 In the case of an image portion with high image activity, for example, a random noise image (sandstorm image), the detection accuracy of motion detection generally decreases. That is, even if such an image is cut out in the motion detection unit and matched with another image block, good matching accuracy cannot be obtained, and the error, that is, the sum of absolute differences of pixel values becomes large. For this reason, in the conventional progressive scan conversion apparatus, the interpolation pixel is generated by applying the low-pass filter in the vertical direction to the interpolation target field, and the vertical resolution of the image after interpolation is lowered. On the other hand, for such an image, it is not necessary to accurately capture the movement of each image, as can be conceived from a sandstorm image. Even if there is a slight deviation, it is more visually interpolated with pixels based on motion compensation. High resolution can be obtained. Based on such a concept, in the present invention, for an image with high activity, interpolation pixels weighted for motion compensation are generated to solve the problem of vertical resolution reduction.
しかしながら、画素値の散乱度だけに着目した場合、例えば競技場の観客席、砂浜や金網を撮影した画像のように、細かい物体が静止し又は一方向に動いている画像も処理の対象となってしまう。これらの画像では、物体にランダムな動きはなく、画像に対する視聴者の認識感度も高いため、画像中にエラーが発生すると、顕著に目立ってしまう。従って、このようなランダムな動きのない画像については、動き補償に重みをおいた画像処理ではなく、エラーの発生しにくい順次走査変換、すなわちフィールド内補間に重みをおいた順次走査変換を行うことが好ましい。 However, when focusing only on the degree of scattering of pixel values, for example, an image in which a fine object is stationary or moving in one direction, such as an image of a spectator seat in a stadium, a sandy beach, or a wire mesh, is also subject to processing. End up. In these images, there is no random movement of the object, and the viewer's recognition sensitivity for the image is high, so that if an error occurs in the image, it becomes noticeable. Therefore, for such an image having no random motion, an image processing with a weight for motion compensation is not performed, but a sequential scan conversion in which an error is unlikely to occur, that is, a sequential scan conversion with a weight for intra-field interpolation is performed. Is preferred.
そこで、本発明では、画素値の散乱度及び動きベクトルの散乱度の両方について閾値比較を行い、これらの両方が所定の閾値を超える画像領域についてだけ動き補償に重みをおいた補間を行い、それ以外の領域については動き検出精度情報に基づく重み付けを利用して順次走査変換を行う。このように、画素値の散乱度及び動きベクトルの散乱度の両方に基づいて領域区分し、重み付け因子を切り換えることにより、本来高精細な画像について当該画像部分の高精細感が維持された順次走査変換を行うことができる。 Therefore, in the present invention, threshold comparison is performed for both the scatteriness of the pixel value and the scatteriness of the motion vector, and interpolation is performed by weighting motion compensation only for an image region in which both of these exceed a predetermined threshold value. For other regions, progressive scanning conversion is performed using weighting based on motion detection accuracy information. In this way, by sequentially classifying regions based on both the pixel value scattering degree and the motion vector scattering degree, and switching the weighting factor, the progressive scanning in which the high-definition feeling of the image portion is maintained for the originally high-definition image. Conversion can be performed.
さらに、本発明による順次走査変換装置は、入力した飛び越し走査信号について順次走査変換処理を行って順次走査信号を出力する順次走査変換装置において、
符号化ストリームを復号化して、画像信号と、画素の動き情報及び量子化制御情報を含む符号化制御情報とを出力する復号手段と、
復号化された符号化制御情報に含まれる画像の動き情報を受け取り、動き散乱度をブロック単位で演算して動き散乱度情報を出力する動き散乱度演算手段と、
前記動き散乱度情報及び量子化制御情報を受け取り、入力画像を、画素値の散乱度と動き散乱度との２つのパラメータにより規定される１つ又はそれ以上の領域に区分する領域区分情報を出力する領域区分手段と
復号画像信号を受け取り、時間的に前後する前後フィールドから、動き検出の精度を表す動き検出精度情報、及びフレーム間補間画素値をそれぞれ出力する動き検出手段と、
復号画像信号を受け取り、補間されるべきフィールドの画素値を用いてフィールド内補間画素値を出力するフィールド内補間手段と、
前記フィールド内補間画素値、フレーム間補間画素値、及び領域区分情報を受け取り、区分された画像領域毎に、前記画素値の散乱度と動き散乱度とにより規定されるパラメータを重み付け因子として用い、フィールド内補間画素値とフレーム間補間画素値に対して適応混合処理して補間画素値を出力する適応混合手段と、
前記入力画像信号と適応混合手段から出力された補間画素値とを用いライン補間を行うライン補間手段とを具えることを特徴とする。
Furthermore, the progressive scan converter according to the present invention is a progressive scan converter that performs a progressive scan conversion process on an input interlaced scan signal and outputs a progressive scan signal.
Decoding means for decoding an encoded stream and outputting an image signal and encoding control information including pixel motion information and quantization control information;
Motion scattering degree calculation means for receiving the motion information of the image included in the decoded encoding control information, calculating the motion scattering degree in units of blocks, and outputting the motion scattering degree information;
Receives the motion scattering degree information and quantization control information, and outputs area division information for dividing the input image into one or more areas defined by two parameters of pixel value scattering degree and motion scattering degree And a motion detection means for receiving the decoded image signal and outputting motion detection accuracy information representing the accuracy of motion detection and inter-frame interpolated pixel values from the preceding and following fields temporally preceding and following,
Intra-field interpolation means for receiving a decoded image signal and outputting intra-field interpolated pixel values using the pixel values of the field to be interpolated;
The intra-field interpolation pixel value, inter-frame interpolation pixel value, and region segmentation information are received, and for each segmented image region, a parameter defined by the scattering degree and the motion scattering degree of the pixel value is used as a weighting factor, Adaptive mixing means for performing adaptive mixing on the intra-field interpolation pixel value and the inter-frame interpolation pixel value and outputting the interpolation pixel value;
Line interpolation means for performing line interpolation using the input image signal and the interpolation pixel value output from the adaptive mixing means is provided.
動画像信号を符号化したビット列である符号化ストリームは、動画像信号と共に符号化制御情報を含み、この符号化制御情報は、量子化制御情報及び画像の動き情報を含んでいる。従って、画像の動き情報を動きベクトル情報として用い、量子化制御情報をアクティビティ情報として用いることができる。この符号化ストリームについて本発明に基づいて順次走査変換すれば、垂直方向の解像度が維持されると共に、符号化歪みが発生している画像領域に対しては、ブロック境界以外の画素から補間画素値が生成されるため、ブロック境界が拡散され視覚的に目立たなくすることができる。 An encoded stream that is a bit string obtained by encoding a moving image signal includes encoding control information together with the moving image signal, and the encoding control information includes quantization control information and image motion information. Therefore, the motion information of the image can be used as the motion vector information, and the quantization control information can be used as the activity information. If this encoded stream is sequentially scanned and converted according to the present invention, the vertical resolution is maintained, and for an image area where encoding distortion has occurred, an interpolated pixel value from a pixel other than the block boundary is used. Is generated, the block boundary is diffused and can be visually inconspicuous.
本発明では、入力画像について、画素値の散乱度と動き散乱度とを用いて領域区分し、区分された領域対してフレーム間補間値に重みをおいた補間画素値を発生させているので、本来高精細な画像部分の解像度の低下を抑制することができ、当該画像部分の高精細感を維持することができる。
また、符号化歪を含む復号動画像信号を順次走査変換する場合、符号化歪が発生している画像領域に対して動き補償による画素間に重みをおいた補間処理が行われるため、歪みのパターンが動的に拡散され、符号化歪を視覚的に目立たなくすることができる。
In the present invention, the input image is segmented using the pixel value scattering degree and the motion scattering degree, and an interpolated pixel value is generated with a weighted inter-frame interpolation value for the segmented area. It is possible to suppress a reduction in the resolution of the originally high-definition image portion, and to maintain the high-definition feeling of the image portion.
In addition, when a decoded moving image signal including encoding distortion is sequentially scanned and converted, an interpolation process with weighting between pixels by motion compensation is performed on an image area in which encoding distortion has occurred. The pattern is dynamically spread and coding distortion can be visually inconspicuous.
図１は本発明による順次走査変換装置の一例を示す線図である。本発明により順次走査変換されるべき動画像信号は、例えばHD-SDI信号のような飛び越し走査信号とする。尚、当該動画像信号は非圧縮の信号でもよく、或いは非可逆圧縮符号化された信号でもよい。入力動画像信号は、アクティビティ演算部１、動き検出部２、フィールド内補間部３及びライン補間部４にそれぞれ入力する。 FIG. 1 is a diagram showing an example of a progressive scan converter according to the present invention. The moving image signal to be sequentially scanned according to the present invention is an interlaced scanning signal such as an HD-SDI signal. The moving image signal may be a non-compressed signal or a signal that has been subjected to lossy compression coding. The input moving image signal is input to the activity calculation unit 1, the motion detection unit 2, the intra-field interpolation unit 3 and the line interpolation unit 4, respectively.
アクティビティ演算部１は、補間対象のフィールドについて、ブロック単位で画素値の散乱ないし散らばり具合を示す画素値の散乱度を演算し、各ブロックの画素値の散乱度を示す情報をアクティビティ情報（画素値散乱度情報）101として出力する。図２はアクティビティ演算部１の一例を示す線図である。入力動画像信号は、１フィールド遅延部１１に入力し、１フィールドの遅延をうけ、ブロック分割部１２において複数のブロックに分割され、例えば16×8画素を単位ブロックとすることができる。ブロック分割された入力動画像信号は、分散計算部１３において各画素の輝度値を用いて散乱度Ａを各ブロック毎に計算する。計算式として、一例として以下の式に基づいて計算することができる。初めに、ブロック毎に輝度の平均値ａＶＥ を求め、各画素の輝度ａｉについて以下の計算を行う。計算結果をアクティビティ情報101として出力する。
The activity computing unit 1 computes the degree of scattering of pixel values indicating the degree of scattering or dispersion of pixel values in a block unit for the interpolation target field, and obtains information indicating the degree of scattering of pixel values of each block as activity information (pixel value). (Scattering degree information) 101 is output. FIG. 2 is a diagram showing an example of the activity calculation unit 1. The input moving image signal is input to the 1-field delay unit 11, subjected to a delay of 1 field, and divided into a plurality of blocks by the block dividing unit 12. For example, 16 × 8 pixels can be used as a unit block. The input moving image signal divided into blocks is calculated by the variance calculation unit 13 for each block using the luminance value of each pixel. As a calculation formula, it can be calculated based on the following formula as an example. First, an average luminance value a VE is obtained for each block, and the following calculation is performed on the luminance a i of each pixel. The calculation result is output as activity information 101.
動き検出部２は、補間対象のフィールドの時間的に前後する前後フィールドについて動き検出処理を行い、画像の動き情報、動き検出の精度である差分絶対値和及びフレーム間補間画素値を出力する。図３は動き検出部２の一例を示す線図である。入力した動画像信号は２つの経路に分岐され、一方の信号は１フレーム遅延部２１により１フレーム分遅延されてブロック探索部２２に入力し、他方の信号は直接ブロック探索部２２に入力する。ブロック探索部２２では、入力画像を例えば17×9画素のブロックに分割し、１フレーム分時間的にずれた２つの動画像を用いてブロックマッチングによるブロック探索処理を行う。すなわち、補間対象フィールドの補間したいある画素に対して時間的に点対象の位置にあるブロック同士の画素値の差分絶対値和を順次算出し、最も差分値の低いブロック対を選択する。選択したブロック対に対応する画素単位の動きベクトルを動き情報102として出力すると共に、選択したブロック対の画素値の差分絶対値和を検出精度情報103として出力する。 The motion detection unit 2 performs motion detection processing on the preceding and following fields that are temporally before and after the interpolation target field, and outputs image motion information, a difference absolute value sum that is the accuracy of motion detection, and an inter-frame interpolation pixel value. FIG. 3 is a diagram showing an example of the motion detection unit 2. The input video signal is branched into two paths, one signal is delayed by one frame by the one-frame delay unit 21 and input to the block search unit 22, and the other signal is input directly to the block search unit 22. The block search unit 22 divides the input image into blocks of 17 × 9 pixels, for example, and performs block search processing by block matching using two moving images shifted in time by one frame. That is, the sum of absolute differences of the pixel values of the blocks located at the point target positions in time is sequentially calculated for a pixel to be interpolated in the interpolation target field, and the block pair having the lowest difference value is selected. A motion vector in units of pixels corresponding to the selected block pair is output as motion information 102, and a sum of absolute differences of pixel values of the selected block pair is output as detection accuracy information 103.
選択されたブロック対の情報は、補間画素値生成部２３に供給する。補間画素値生成部２３では、選択したブロック対の各中心位置にある画素の平均値を算出してフレーム間補間画素値104として出力する。 Information on the selected block pair is supplied to the interpolation pixel value generation unit 23. The interpolation pixel value generation unit 23 calculates the average value of the pixels at the center positions of the selected block pair and outputs the average value as the inter-frame interpolation pixel value 104.
次に、フィールド内補間部３について説明する。フィールド内補間部３は、入力した動画像信号について、補間されるべきフィールド自身の画素値情報を用いてフィールド内補間の補間画素値を算出し、フィールド内補間画素値105として出力する。図4はフィールド内補間部３の一例を示す線図である。入力した動画像信号は１フィールド遅延部３１において１フィールド分遅延させてからフィルタ補間部３２に供給する。フィルタ補間部３２では、補間対象の画素について、隣接する１本以上のフィールドラインの画素の画素値を用いて補間値を算出するフィルタ処理を行いフィールド内補間画素値を出力する。 Next, the intra-field interpolation unit 3 will be described. The intra-field interpolation unit 3 calculates an inter-field interpolation pixel value using the pixel value information of the field itself to be interpolated for the input moving image signal, and outputs the inter-field interpolation pixel value 105. FIG. 4 is a diagram showing an example of the intra-field interpolation unit 3. The input moving image signal is delayed by one field in the one-field delay unit 31 and then supplied to the filter interpolation unit 32. The filter interpolation unit 32 performs a filter process for calculating an interpolation value using the pixel values of one or more adjacent field lines for the interpolation target pixel, and outputs an intra-field interpolation pixel value.
動き検出部２から出力される動き情報(各画素毎の動きベクトル)102は動き散乱度演算部５に供給する。動き散乱度演算部５は、入力動画像を16×8のブロックに分割し、各ブロックにおける動きのランダム性を表す動きベクトルの散乱度をブロック単位で演算し、動き散乱情報106として出力する。この動きベクトルの散乱度は、例えば16×8画素のブロックの各画素の動きベクトルについて、隣接するベクトル(例えば、左隣のベクトル)との差分を求め、その差分値をブロック内で累積加算することにより求める。この演算は以下の式に基づいて行う。
ここで、MVrandは各ブロックの動き散乱度すなわち動きのランダム性を表し、ｘｉｊ，ｙｉｊは（ｉ，ｊ）の画素位置での動きベクトルのＸ座標及びＹ座標を表す。
The motion information (motion vector for each pixel) 102 output from the motion detection unit 2 is supplied to the motion scattering degree calculation unit 5. The motion scatter degree calculation unit 5 divides the input moving image into 16 × 8 blocks, calculates the scatter degree of the motion vector representing the randomness of the motion in each block, and outputs it as the motion scatter information 106. For the motion vector scattering degree, for example, for a motion vector of each pixel of a block of 16 × 8 pixels, a difference from an adjacent vector (for example, the left adjacent vector) is obtained, and the difference value is cumulatively added in the block. By seeking. This calculation is performed based on the following equation.
Here, MV rand represents the motion scattering degree of each block, that is, the randomness of the motion, and x ij and y ij represent the X and Y coordinates of the motion vector at the pixel position (i, j).
アクティビティ演算部１から出力されるアクティビティ情報101及び動き散乱度演算部５から出力される動き散乱度情報106は領域区分部６に供給する。領域区分部６は、入力動画像について、画素値の散乱度及び動きの散乱度がどのようなレベルにあるかをブロック単位で求め、マップ情報として出力する。図５は領域区分部の一例を示す線図である。画素値の散乱度を表すアクティビティ情報101は第１の閾値処理部６１に入力し、所定の閾値と比較される。すなわち、16×8画素の各ブロックについて、画素値の散乱度をブロック単位で所定の閾値と比較し、画素値の散乱度が所定の値以上に大きいか否か判断する。
続いて、正規化部６２において正規化し、その値を線形結合部６３に供給する。尚、画素値散乱度が所定の閾値以下の場合、零の値を付し、正規化部６２を経て線形結合部６３に供給する。
The activity information 101 output from the activity calculation unit 1 and the motion scattering degree information 106 output from the motion scattering degree calculation unit 5 are supplied to the region sorting unit 6. The area segmenting unit 6 obtains the level of the scattering degree of the pixel value and the scattering degree of the motion for each block of the input moving image, and outputs it as map information. FIG. 5 is a diagram showing an example of the area section. Activity information 101 indicating the degree of scattering of pixel values is input to the first threshold processing unit 61 and compared with a predetermined threshold. That is, for each block of 16 × 8 pixels, the scattering degree of the pixel value is compared with a predetermined threshold value for each block, and it is determined whether or not the scattering degree of the pixel value is greater than a predetermined value.
Subsequently, the normalization unit 62 normalizes and supplies the value to the linear combination unit 63. When the pixel value scattering degree is equal to or less than a predetermined threshold, a zero value is assigned and supplied to the linear combination unit 63 via the normalization unit 62.
同様に、動き散乱度情報は第２の閾値処理部６４に入力し、所定の閾値と比較され、動きの散乱度合いが所定の閾値を超えるか否か各ブロック単位で判断する。続いて、正規化部６２において正規化し、その値を線形結合部６３に供給する。尚、動き散乱度が所定の閾値以下の場合、零の値を付し、正規化部６２を経て線形結合部６３に供給する。 Similarly, the motion scattering degree information is input to the second threshold processing unit 64 and compared with a predetermined threshold value, and it is determined for each block whether or not the degree of motion scattering exceeds the predetermined threshold value. Subsequently, the normalization unit 62 normalizes and supplies the value to the linear combination unit 63. When the motion scattering degree is equal to or less than a predetermined threshold, a zero value is assigned and supplied to the linear combination unit 63 via the normalization unit 62.
線形結合部６３では、正規化された画素値の散乱度及び動きベクトルの散乱度をブロック単位で線形加算し領域区分情報107として適応混合部７に出力する。この領域区分情報107は、各ブロックのアドレス情報と散乱度のレベルを示す散乱度レベル情報とを対として含む。一方、画素値の散乱度又は動き散乱度の少なくとも一方の散乱度について零の値が付された場合、線形結合部は、当該領域については零の値を付して出力する。従って、領域区分情報107は、画素値が散乱し且つ動きがランダムな領域について線形加算値が付され、それ以外の領域については零の値が付された情報として出力される。この結果、領域区分情報により、画素値及び動きの散乱度が高い領域とそれ以外の領域とが区分されることになる。 The linear combination unit 63 linearly adds the normalized scatteriness of the pixel value and the scatteriness of the motion vector in units of blocks, and outputs the result as region segment information 107 to the adaptive mixing unit 7. This area division information 107 includes address information of each block and scatter level information indicating the scatter level as a pair. On the other hand, when a zero value is assigned to at least one of the scattering degree of the pixel value or the motion scattering degree, the linear combination unit outputs a zero value for the region. Therefore, the area division information 107 is output as information with a linear addition value added to an area where pixel values are scattered and the movement is random, and to other areas. As a result, the region classification information divides a region having a high pixel value and a high degree of motion scattering from other regions.
図６は、適応混合部７の一例を示す線図である。 動き検出部２から出力されるフレーム間補間画素値104及びフィールド内補間部３から出力されるフィールド内補間画素値105は適応混合部7に供給する。これらフレーム間補間画素値及びフィールド内補間画素値は、第１及び第２の重み付け混合部７１及び７２にそれぞれ供給する。適応混合部７には、さらに検出精度情報103及び領域区分情報107も供給する。検出精度情報103は第１の重み付け混合部７１に供給し、領域区分情報107は第２の重み付け混合部７２に供給する。第１の重み付け混合部７１では、動き検出部２から供給される検出精度情報（差分絶対値和）を重み付け因子として用い、フレーム間補間画素値とフィールド内補間画素値との比率を変えて混合し、その出力をスィッチング部７３に出力する。第２の重み付け混合部では、領域区分情報107に含まれる散乱度レベル情報を重み付け因子として、フレーム間補間画素値とフィールド間補間画素値との比率を変えて混合し、その出力をスィッチング部７３に供給する。この際、画素値の散乱度が高い領域及び動き散乱度の高い領域についてはフレーム間補間画素値の重みが大きくなるように重み付けされて混合される。 FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the adaptive mixing unit 7. The inter-frame interpolation pixel value 104 output from the motion detection unit 2 and the intra-field interpolation pixel value 105 output from the intra-field interpolation unit 3 are supplied to the adaptive mixing unit 7. These inter-frame interpolation pixel values and intra-field interpolation pixel values are supplied to the first and second weighting mixing units 71 and 72, respectively. The adaptive mixing unit 7 is also supplied with detection accuracy information 103 and region segment information 107. The detection accuracy information 103 is supplied to the first weighting mixing unit 71, and the area segment information 107 is supplied to the second weighting mixing unit 72. The first weighting / mixing unit 71 uses the detection accuracy information (sum of absolute differences) supplied from the motion detection unit 2 as a weighting factor, and mixes by changing the ratio between the inter-frame interpolation pixel value and the intra-field interpolation pixel value. Then, the output is output to the switching unit 73. In the second weighting / mixing unit, the scattering level information included in the region classification information 107 is used as a weighting factor to change the ratio between the inter-frame interpolation pixel value and the inter-field interpolation pixel value, and the output is switched by the switching unit 73. To supply. At this time, the region having a high degree of scattering of pixel values and the region having a high degree of motion scattering are weighted and mixed so that the weight of inter-frame interpolation pixel values is increased.
領域区分情報107は切り換え制御部７４にも供給する。切り換え制御部７４では、領域区分情報に含まれる散乱度レベル情報を参照し、散乱度レベルに応じてスィッチング部７３を切り換える制御信号を発生する。すなわち、散乱度レベル情報が零の場合、第１の重み付け混合部７１からの出力信号が出力されるように設定し、散乱度レベル情報が零以外の場合第２の重み付け混合部７２からの出力信号が出力されるように設定する。このように重み付け因子を切り換えて適応混合することにより、画素値の散乱度が高く且つ動き散乱度も高い領域についてはフレーム間補間画素値に重みを置いた補間画素値が出力され、それ以外の領域については従来の適応混合処理が行われることになる。この結果、画素値の散乱度が高くランダムな動きをする領域について、垂直方向の解像度低下を有効に防止することができる。また、符号化歪みを含む符号化ストリームについては、ブロック境界が拡散され視覚的に目立たなくなる作用効果が達成される。 The area division information 107 is also supplied to the switching control unit 74. The switching control unit 74 refers to the scattering level information included in the region classification information, and generates a control signal for switching the switching unit 73 according to the scattering level. That is, when the scattering level information is zero, the output signal from the first weighting mixing unit 71 is set to be output. When the scattering level information is other than zero, the output from the second weighting mixing unit 72 is set. Set to output a signal. By switching the weighting factors in this way and performing adaptive mixing, an interpolated pixel value in which the inter-frame interpolated pixel value is weighted is output for an area where the scatter degree of the pixel value is high and the motion scatter degree is also high. The conventional adaptive mixing process is performed for the region. As a result, it is possible to effectively prevent a reduction in resolution in the vertical direction in a region where the pixel value is highly scattered and moves randomly. In addition, with respect to an encoded stream including encoding distortion, an effect is achieved in which block boundaries are diffused and become visually inconspicuous.
適応混合部７から出力される補間画素値情報108はライン補間部４に供給する。このライン補間部４は、入力した補間対象フレームに対して、補間画素値情報108を用いてライン補間処理を行い、フレーム画像を生成して出力する。図７はライン補間部の一例を示す線図である。入力した動画像信号は、１フィールド遅延部４１により１フィールド分の遅延を受け、補間部４２に入力する。補間部４２では、入力したフィールド画像に対して、入力した補間画素値情報107を用いて、補間対象フィールドのラインを補間してフレーム画像を生成する。そして、順次走査の動画像信号として出力する。 Interpolated pixel value information 108 output from the adaptive mixing unit 7 is supplied to the line interpolation unit 4. The line interpolation unit 4 performs line interpolation processing on the input interpolation target frame using the interpolation pixel value information 108, and generates and outputs a frame image. FIG. 7 is a diagram showing an example of the line interpolation unit. The input moving image signal is delayed by one field by the one-field delay unit 41 and input to the interpolation unit 42. The interpolation unit 42 generates a frame image by interpolating the lines of the interpolation target field using the input interpolation pixel value information 107 with respect to the input field image. And it outputs as a moving image signal of sequential scanning.
図８は本発明による順次走査変換装置の第２実施例を示す線図である。尚、図１で用いた構成要素と同一の構成要素には同一符号を付して説明する。本例では、飛び越し走査の動画像信号を符号化したビット列である符号化ストリームを順次走査変換すべき入力信号とする。符号化ストリームは復号器５０に入力し、復号化処理が行われる。符号化ストリームは動画像信号に相当する情報と共に符号化情報も含み、符号化情報は、量子化制御情報110及び動きベクトルに相当する動き情報111も含んでいる。一般的に、画像アクティビティが高い画像部分については粗い量子化を行う制御が行われているから、量子化制御情報は、画素値の散乱度を表すアクティビティ情報として用いることができる。動き情報111は動き散乱度演算部５に供給し、隣接するベクトルとの差分を求め、その差分値をブロック内で累積加算することにより動きの散乱度をブロック単位で演算し、領域区分部６に出力する。量子化制御情報110も領域区分部６に供給する。領域区分部６は、画素値の散乱度に相当する量子化制御情報110及び動き散乱度演算部５から出力される動き散乱度情報112を用い、前述したように、領域区分情報107を出力する。そして、適応混合部７において、補間画素値を出力し、ライン補間部４に出力する。 FIG. 8 is a diagram showing a second embodiment of the progressive scan converter according to the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to the component same as the component used in FIG. In this example, an encoded stream that is a bit string obtained by encoding a moving image signal for interlaced scanning is used as an input signal to be sequentially scanned and converted. The encoded stream is input to the decoder 50, and decoding processing is performed. The encoded stream includes encoded information as well as information corresponding to a moving image signal, and the encoded information also includes quantization control information 110 and motion information 111 corresponding to a motion vector. In general, since control for performing rough quantization is performed on an image portion with high image activity, the quantization control information can be used as activity information indicating the degree of scattering of pixel values . The motion information 111 is supplied to the motion scattering degree calculation unit 5, the difference between adjacent vectors is obtained, and the difference value is cumulatively added in the block to calculate the motion scattering degree in units of blocks. Output to. The quantization control information 110 is also supplied to the region sorting unit 6. The region segmentation unit 6 outputs the region segmentation information 107 as described above using the quantization control information 110 corresponding to the scattering degree of the pixel value and the motion scattering degree information 112 output from the motion scattering degree calculation unit 5. . Then, the adaptive mixing unit 7 outputs the interpolation pixel value and outputs it to the line interpolation unit 4.
本発明は上述した実施例だけに限定されず種々の変形や変更が可能である。例えば、画像アクティビティ情報と動きベクトル情報とを入力動画像信号から得る態様と、符号化ストリームの情報から得る態様についてそれぞれ説明したが、画像アクティビティ情報のみを動画像信号から得て、動きベクトル情報は符号化ストリームから得る構成や、その逆の構成を採用することも可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and changes can be made. For example, the mode of obtaining the image activity information and the motion vector information from the input video signal and the mode of obtaining the encoded stream information have been described. However, only the image activity information is obtained from the video signal, and the motion vector information is It is also possible to adopt a configuration obtained from an encoded stream or the reverse thereof.
１ アクティビティ演算部
２ 動き検出部
３ フィールド内補間部
４ ライン補間部
５ 動き散乱度演算部
６ 領域区分部
7 適応混合部
１１，２１，３１，４１ １フィールド遅延部
１２ ブロック分割部
１３ 分散計算部
２２ ブロック探索部
２３ 補間画素生成部
３２ フィルタ補間部
４２ 補間部
５０ 復号器
６１，６４ 閾値処理部
６２，６５ 正規化部
63 線形結合部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Activity calculation part 2 Motion detection part 3 Inter-field interpolation part 4 Line interpolation part 5 Motion scattering degree calculation part 6 Area division part
7 Adaptive mixing unit 11, 21, 31, 41 1 field delay unit 12 block division unit 13 dispersion calculation unit 22 block search unit 23 interpolation pixel generation unit 32 filter interpolation unit 42 interpolation unit 50 decoder 61, 64 threshold processing unit 62, 65 Normalization part
63 Linear coupling
Claims (5)
入力画像信号を受け取り、入力画像を複数のブロックに分割し、画素値の散乱度をブロック毎に演算し、各ブロックの画素値の散乱度を表すアクティビティ情報を出力するアクティビティ演算手段と、
入力画像信号を受け取り、時間的に前後する前後フィールドから、補間すべき各画素の動きベクトル情報、動きの検出精度情報及びフレーム間補間画素値をそれぞれ出力する動き検出手段と、
入力画像信号を受け取り、補間されるべきフィールドの画素値を用いてフィールド内補間画素値を出力するフィールド内補間手段と、
前記動き検出手段から出力される各画素の動きベクトルから動き散乱度をブロック単位で演算し、動き散乱度情報を出力する動き散乱度演算手段と、
前記アクティビティ演算手段からのアクティビティ情報と、前記動き散乱度演算手段から出力される動き散乱度情報とを受け取り、入力画像を、画素値の散乱度と動き散乱度との２つのパラメータにより規定される１つ又はそれ以上の領域に区分する領域区分情報を出力する領域区分手段と、
前記フィールド内補間画素値、フレーム間補間画素値、及び領域区分情報を受け取り、区分された領域毎に、前記画素値の散乱度と動き散乱度とにより規定されるパラメータを重み付け因子として用い、フィールド内補間画素値とフレーム間補間画素値に対して適応混合処理して補間画素値を出力する適応混合手段と、
前記入力画像信号と適応混合手段から出力された補間画素値とを用いライン補間を行うライン補間手段とを具えることを特徴とする順次走査変換装置。 In a sequential scanning conversion device that performs sequential scanning conversion processing on an input interlaced scanning signal and outputs a sequential scanning signal,
Activity calculation means for receiving an input image signal, dividing the input image into a plurality of blocks, calculating a scattering value of the pixel value for each block, and outputting activity information representing the scattering value of the pixel value of each block;
Motion detection means for receiving an input image signal and outputting motion vector information of each pixel to be interpolated, motion detection accuracy information, and inter-frame interpolation pixel values from front and back fields that are temporally fluctuated;
Intra-field interpolation means for receiving an input image signal and outputting intra-field interpolation pixel values using the pixel values of the field to be interpolated;
A motion scattering degree calculating means for calculating a motion scattering degree in units of blocks from a motion vector of each pixel output from the motion detecting means, and outputting motion scattering degree information;
The activity information from the activity calculating means and the motion scattering degree information output from the motion scattering degree calculating means are received, and the input image is defined by two parameters of the pixel value scattering degree and the motion scattering degree. Region segmentation means for outputting region segmentation information for segmenting into one or more regions;
The intra-field interpolation pixel value, the inter-frame interpolation pixel value, and the area division information are received, and a parameter defined by the scattering degree and the motion scattering degree of the pixel value is used as a weighting factor for each divided area, Adaptive mixing means for performing adaptive mixing processing on the inner interpolation pixel value and the inter-frame interpolation pixel value and outputting the interpolation pixel value;
A sequential scanning conversion apparatus comprising line interpolation means for performing line interpolation using the input image signal and the interpolated pixel value output from the adaptive mixing means.
符号化ストリームを復号化して、画像信号と、画素の動き情報及び量子化制御情報を含む符号化制御情報とを出力する復号手段と、
復号化された符号化制御情報に含まれる画像の動き情報を受け取り、動き散乱度をブロック単位で演算して動き散乱度情報を出力する動き散乱度演算手段と、
前記動き散乱度情報及び量子化制御情報を受け取り、入力画像を、画素値の散乱度と動き散乱度との２つのパラメータにより規定される１つ又はそれ以上の領域に区分する領域区分情報を出力する領域区分手段と
復号画像信号を受け取り、時間的に前後する前後フィールドから、動き検出の精度を表す動き検出精度情報、及びフレーム間補間画素値をそれぞれ出力する動き検出手段と、
復号画像信号を受け取り、補間されるべきフィールドの画素値を用いてフィールド内補間画素値を出力するフィールド内補間手段と、
前記フィールド内補間画素値、フレーム間補間画素値、及び領域区分情報を受け取り、区分された画像領域毎に、前記画素値の散乱度と動き散乱度とにより規定されるパラメータを重み付け因子として用い、フィールド内補間画素値とフレーム間補間画素値に対して適応混合処理して補間画素値を出力する適応混合手段と、
前記入力画像信号と適応混合手段から出力された補間画素値とを用いライン補間を行うライン補間手段とを具えることを特徴とする順次走査変換装置。 In a sequential scanning conversion device that performs sequential scanning conversion processing on an input interlaced scanning signal and outputs a sequential scanning signal,
Decoding means for decoding an encoded stream and outputting an image signal and encoding control information including pixel motion information and quantization control information;
Motion scattering degree calculation means for receiving the motion information of the image included in the decoded encoding control information, calculating the motion scattering degree in units of blocks, and outputting the motion scattering degree information;
Receives the motion scattering degree information and quantization control information, and outputs area division information for dividing the input image into one or more areas defined by two parameters of pixel value scattering degree and motion scattering degree And a motion detection means for receiving the decoded image signal and outputting motion detection accuracy information representing the accuracy of motion detection and inter-frame interpolated pixel values from the preceding and following fields temporally preceding and following,
Intra-field interpolation means for receiving a decoded image signal and outputting intra-field interpolated pixel values using the pixel values of the field to be interpolated;
The intra-field interpolation pixel value, inter-frame interpolation pixel value, and region segmentation information are received, and for each segmented image region, a parameter defined by the scattering degree and the motion scattering degree of the pixel value is used as a weighting factor Adaptive mixing means for performing adaptive mixing on the intra-field interpolation pixel value and the inter-frame interpolation pixel value and outputting the interpolation pixel value;
A sequential scanning conversion apparatus comprising line interpolation means for performing line interpolation using the input image signal and the interpolated pixel value output from the adaptive mixing means.
5. The progressive scan conversion apparatus according to claim 4, wherein the adaptive mixing means performs an adaptive mixing process on the intra-field interpolation pixel value and the inter-frame interpolation pixel value using the motion detection accuracy information as a weighting factor. A first weighting and mixing unit, and a parameter defined by a scattering degree and a motion scattering degree of the pixel value as a weighting factor, and secondly performing an adaptive mixing process on the intra-field interpolation pixel value and the inter-frame interpolation pixel value. Based on weighting mixing means, switching means for switching the output from the first weighting adaptive mixing means and the output from the second weighting adaptive mixing means to output an interpolated pixel value, and the output signal from the region dividing means And a switching control means for controlling the switching means.
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