JP2008067205A - フレーム補間回路、フレーム補間方法、表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小さな動きベクトルだけでなく大きな動きベクトルに対しても同様に補間画像の破綻が生じないフレーム補間回路及びフレーム補間方法を提供する。
【解決手段】入力画像信号（Ｉ_１）から第１のフレーム画像（Ｆ１）と第２のフレーム画像（Ｆ２）を検出し、両者を比較して動きベクトルを検出する検出部（１２）と、検出部が検出した動きベクトルの大きさと所定値とを比較する比較部（１３）と、比較部の比較の結果、検出部が検出した動きベクトルの大きさが所定値以下であれば、検出した動きベクトルに基づいて、第１のフレーム画像と第２のフレーム画像の間の補間画像（Ｆ３）を生成して出力し、動きベクトルの大きさが所定値以上であれば、検出した動きベクトルの大きさを縮小しこれに基づき、第１のフレーム画像と第２のフレーム画像の間の補間画像（Ｆ３）を生成して出力する生成部（１４）をもつフレーム補間回路。
【選択図】図１

Description

この発明は、動きベクトルを検出し利用するフレーム補間回路及びフレーム補間方法とこれを用いた表示装置に関する。

最近、デジタル映像技術の発達に伴って、映像の高画質化、高品質化への要請が高まっている。これに応じて、映像の各フレーム画像に対する補間画像を生成し付加することで、映像の動きをより滑らかに自然に表現するフレーム補間処理が知られている。

このようなフレーム補間処理では、画像のブロック動きベクトルを検出し、この動きベクトルの動き程度に応じて補間画像を生成しているが、動きベクトルの大きさが大きすぎると画像が破綻する。この際の過大な動きベクトルに対する技術も知られている。

特許文献１は、過大な動きベクトルが発生した際にフォールバック処理に切り替えることで画質を改善する技術を開示している。
特開平０７−１６２８１１号公報。

しかし、特許文献１の従来技術は、一定値以上の動きベクトルが発生した際に、固有の処理に切り替えてしまうものであるが、必ずしも連続的な性質を補償するものではないという問題がある。

本発明は、小さな動きベクトルだけでなく大きな動きベクトルに対しても同様に補間画像の破綻が生じないフレーム補間回路、フレーム補間方法、表示装置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の一実施形態は、
入力画像信号（Ｉ_１）から第１のフレーム画像（Ｆ１）とこれに連続したフレーム画像である第２のフレーム画像（Ｆ２）を検出し、両者を比較して動きベクトルを検出する検出部（１２）と、
前記検出部が検出した前記動きベクトルの大きさと所定値とを比較する比較部（１３）と、
前記比較部の比較の結果、前記検出部が検出した前記動きベクトルの大きさが所定値以下であれば、前記検出した動きベクトルに基づいて、前記第１のフレーム画像と前記第２のフレーム画像の間の補間画像を生成して出力し、
前記比較部の比較の結果、前記動きベクトルの大きさが所定値以上であれば、前記検出した動きベクトルの大きさを縮小しこれに基づき、前記第１のフレーム画像と前記第２のフレーム画像の間の補間画像を生成して出力する生成部（１４）と、
を具備することを特徴とするフレーム補間回路である。

小さな動きベクトルも大きな動きベクトルも同様に画像の破綻の生じないフレーム補間回路、フレーム補間方法、表示装置を提供する。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るフレーム補間回路の構成の一例を示すブロック図である。図２は、本発明の一実施形態に係るフレーム補間回路の動きベクトル検出部の構成の一例を示すブロック図である。図３は、本発明の一実施形態に係るフレーム補間回路の検出ベクトルの分布の一例を示す説明図である。図４は、本発明の一実施形態に係るフレーム補間回路の補間処理の一例を示すフローチャートである。図５は、本発明の一実施形態に係るフレーム補間回路を含む表示装置の構成の一例を示すブロック図である。

＜本発明の一実施形態であるフレーム補間回路＞
（構成）
初めに、本発明の一実施形態であるフレーム補間回路の一例を図１を用いて説明する。フレーム補間回路１は、図１において、例えば、ＲＧＢ規格又はＹＣｂＣｒ規格等である一例として６０フレーム／秒の入力画像信号Ｉ_１を受け一例として１２０フレーム／秒の出力画像信号Ｉ_２を出力するフレームメモリ１１と、フレームメモリ１１に格納された過去フレーム（Ｆ１）とこれに連続したフレームである現在フレーム（Ｆ２）との画素値を比較しシンメトリックサーチやブロックマッチング等を用いて動きベクトルを生成する動きベクトル検出部１２とを有する。更に、フレーム補間回路１は、動きベクトル検出部１２からの過去フレーム（Ｆ１）と現在フレーム（Ｆ２）と動きベクトル検出部１２が生成した動きベクトルとに基づいて補間フレーム（Ｆ３）を生成する補間フレーム生成部１３と、後述するように全体の動作を制御する制御部１４を有している。

又、動きベクトル検出部１２は、図２に示すように、ブロックマッチング部２１と、検出ベクトル決定部２２と、動きベクトルのリミッタ部２３を有している。

（過大な動きベクトルによる破綻）
次に、フレーム補間回路１において、過大な動きベクトルによる画像の破綻について、図３を用いて詳細に説明する。すなわち、従来の動きベクトル検出部は、図３に示すように、検出ベクトルの範囲Ｒ２の範囲で動きベクトルの検出が可能であり、例えば、ベクトルＡのような動きベクトルを検出することができる。しかし、このような広い探索範囲Ｒ２で大きな値のベクトルを検出すると、誤検出が含まれる場合、大きなベクトル値のズレが発生してしまい、最終的に得られる補間フレーム（Ｆ３）が大きな誤差を含んだものとなることがあるため、パネル等に表示される映像中の物象が破壊されてしまい、映像として破綻をきたしてしまう場合がある。

これに対して、後述するように、出力される動きベクトルの大きさを、図３の検出ベクトルのリミット境界部Ｌの範囲に含まれる大きさのベクトル、例えば、ベクトルＢに制限（リミット）することで、このような映像の破綻を回避することができる。

（動作）
次に、このような過大な動きベクトルによる画像の破綻を回避するための動きベクトル検出処理を、図４のフローチャートを用いて詳細に説明する。なお、図４のフローチャートの各ステップは、回路ブロックに置き換えることができ、従って、各フローチャートのステップは、全てブロックに定義しなおすことが可能である。

制御部１４及び動きベクトル検出部１２のブロックマッチング部２１、検出ベクトル決定部２２の働きにより、図３の検出ベクトルの範囲Ｒ２内で動きベクトルを検出する（ステップＳ１１）。次に、制御部１４及び動きベクトル検出部１２の動きベクトルリミッタ部２３は、検出された動きベクトルが映像の破綻を生じることなく補間処理に使用できるベクトルの範囲Ｒ１よりも大きいかどうかを判断する（ステップＳ１２）。

検出された動きベクトルが、映像の破綻を生じることなく補間処理に使用できるベクトルの範囲Ｒ１に含まれると判断すれば、検索範囲内で検出した動きベクトルをそのまま補間フレーム生成部１３に出力する（ステップＳ１３）。

又、検出された動きベクトルが映像の破綻を生じることなく補間処理に使用できるベクトルの範囲Ｒ１よりも大きいと判断すれば、検索範囲内で検出した動きベクトルをリミット境界Ｌにリミットする（ステップＳ１４）。すなわち、動きベクトルの大きさをリミット境界Ｌ（所定値）へと縮小し、補間フレーム生成部１３に出力する（ステップＳ１４）。（ここで、ベクトルの範囲Ｒ１＝リミット境界Ｌの場合、ベクトルの範囲Ｒ１＞リミット境界Ｌの場合がそれぞれ可能である）
この結果、補間フレーム生成部１３は、必ず、動きベクトルが映像の破綻を生じることなく補間処理に使用できる大きさによる動きベクトルが与えられる。従って、この適正な動きベクトルと入力画像信号（Ｉ_１）から過去フレーム画像（Ｆ１）と現在フレーム画像（Ｆ２）とに基づいて、補間画像（Ｆ３）を生成し、過去フレーム画像（Ｆ１）、補間画像（Ｆ３）、現在フレーム画像（Ｆ２）の順に後段に出力する。これにより、映像に大きな動きが含まれていたとしても、例えば、パネル表示部に破綻のない滑らかで自然な映像を表示することが可能となる。

＜本発明の一実施形態であるフレーム補間回路を用いたパネル表示装置＞
次に、上述したフレーム補間回路を用いたパネル表示装置の一例を図５を用いて詳細に説明する。

フレーム補間回路１を用いたパネル表示装置３０は、一例として、放送信号を映像信号として出力するチューナ部３１と、映像信号のスケーリング処理を行なうスケーラ３２と、映像信号のＩＰ変換を行なうＩＰ変換部３３と、カラーマネジメント、エンハンサ、補正回路等を含む処理部３４と、上述したフレーム補間回路１と、このフレーム補間回路１の出力を受ける液晶表示部やＦＰＤ（Flat Panel Display）等のパネル部１５を有している。

このような構成をもつパネル表示装置３０は、上述したように、映像中に大きな動きが生じた場合でも、映像の破綻のない補間フレームを用いて、滑らかで自然な映像を表示することが可能となる。

以上記載した様々な実施形態により、当業者は本発明を実現することができるが、更にこれらの実施形態の様々な変形例を思いつくことが当業者によって容易であり、発明的な能力をもたなくとも様々な実施形態へと適用することが可能である。従って、本発明は、開示された原理と新規な特徴に矛盾しない広範な範囲に及ぶものであり、上述した実施形態に限定されるものではない。

本発明の一実施形態に係るフレーム補間回路の構成の一例を示すブロック図。 本発明の一実施形態に係るフレーム補間回路の動きベクトル検出部の構成の一例を示すブロック図。 本発明の一実施形態に係るフレーム補間回路の検出ベクトルの分布の一例を示す説明図。 本発明の一実施形態に係るフレーム補間回路の補間処理の一例を示すフローチャート。 本発明の一実施形態に係るフレーム補間回路を含む表示装置の構成の一例を示すブロック図。

符号の説明

１…フレーム補間回路、１１…フレームメモリ、１２…動きベクトル検出部、１３…補間フレーム作成部、１４…制御部、１５…パネル。

Claims (8)

1. 入力画像信号から第１のフレーム画像とこれに連続したフレーム画像である第２のフレーム画像を検出し、両者を比較して動きベクトルを検出する検出部と、
   前記検出部が検出した前記動きベクトルの大きさと所定値とを比較する比較部と、
   前記比較部の比較の結果、前記検出部が検出した前記動きベクトルの大きさが所定値以下であれば、前記検出した動きベクトルに基づいて、前記第１のフレーム画像と前記第２のフレーム画像の間の補間画像を生成して出力し、
   前記比較部の比較の結果、前記動きベクトルの大きさが所定値以上であれば、前記検出した動きベクトルの大きさを縮小しこれに基づき、前記第１のフレーム画像と前記第２のフレーム画像の間の補間画像を生成して出力する生成部と、
   を具備することを特徴とするフレーム補間回路。
2. 前記検出部は、前記第１フレーム画像と前記第２フレーム画像とをブロックマッチングすることで、前記動きベクトルを検出することを特徴とする請求項１記載のフレーム補間回路。
3. 前記入力画像信号は、ＲＧＢ規格又はＹＣｂＣｒ規格であることを特徴とする請求項１記載のフレーム補間回路。
4. 入力画像信号から第１のフレーム画像とこれに連続したフレーム画像である第２のフレーム画像を検出し、両者を比較して動きベクトルを検出し、
   前記検出した前記動きベクトルの大きさと所定値とを比較し、
   前記比較の結果、前記検出した前記動きベクトルの大きさが所定値以下であれば、前記検出した動きベクトルに基づいて、前記第１のフレーム画像と前記第２のフレーム画像の間の補間画像を生成して出力し、
   前記比較の結果、前記動きベクトルの大きさが所定値以上であれば、前記検出した動きベクトルの大きさを縮小しこれに基づき、前記第１のフレーム画像と前記第２のフレーム画像の間の補間画像を生成して出力するフレーム補間方法。
5. 前記第１フレーム画像と前記第２フレーム画像とをブロックマッチングすることで、前記動きベクトルを検出することを特徴とする請求項４記載のフレーム補間方法。
6. 前記入力画像信号は、ＲＧＢ規格又はＹＣｂＣｒ規格であることを特徴とする請求項４記載のフレーム補間方法。
7. 入力画像信号から第１のフレーム画像とこれに連続したフレーム画像である第２のフレーム画像を検出し、両者を比較して動きベクトルを検出する検出部と、
   前記検出部が検出した前記動きベクトルの大きさと所定値とを比較する比較部と、
   前記比較部の比較の結果、前記検出部が検出した前記動きベクトルの大きさが所定値以下であれば、前記検出した動きベクトルに基づいて、前記第１のフレーム画像と前記第２のフレーム画像の間の補間画像を生成して出力し、
   前記比較部の比較の結果、前記動きベクトルの大きさが所定値以上であれば、前記検出した動きベクトルの大きさを縮小しこれに基づき、前記第１のフレーム画像と前記第２のフレーム画像の間の補間画像を生成して出力する生成部と、
   前記第１及び第２のフレーム画像及び補間画像を画面に表示するパネル部と、
   を具備することを特徴とする表示装置。
8. 前記第１フレーム画像と前記第２フレーム画像とをブロックマッチングすることで、前記動きベクトルを検出することを特徴とする請求項７記載の表示装置。

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