JP2008245135A - Interpolation frame generating method and interpolation frame generating device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an interpolation frame generating technique for appropriately coping with a defect of an image at the end part of a screen. <P>SOLUTION: The interpolation frame generating method for generating a new frame image positioned between input frame images by using two or more inputted frame images has steps of: detecting a motion vector of an object within the frame image by block matching processing between the input frame images, and generating an interpolation image using the detected motion vector. In the step of generating the interpolation image, when the corresponding pixel of the detected motion vector direction is positioned outside the screen on one side of a source frame, the interpolation image is generated using only the pixels of the frame on the side having no pixel positioned outside the screen. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は動画像を構成するフレーム画像の間に補間フレームを作成および挿入し、物体の動きを滑らかで自然な動きとして表示する技術に関する。   The present invention relates to a technique for creating and inserting an interpolation frame between frame images constituting a moving image and displaying the motion of an object as a smooth and natural motion.

前後の2枚ないしそれ以上の入力フレーム画像間のブロックマッチングを行うことにより動きベクトルを求め、これを用いて入力フレーム画像間に内挿する新たな補間フレーム画像を作成し、フレーム数変換を行うことによりホールド表示型ディスプレイの動画ボケの改善を行う方法が多数提案されている。   A motion vector is obtained by performing block matching between two or more input frame images before and after, and a new interpolation frame image to be interpolated between the input frame images is created using this to perform frame number conversion. Thus, many methods for improving the motion blur of the hold display type display have been proposed.

例えば液晶表示装置(LCD)に動画像を表示する場合、LCDは例えば60フレーム/秒のレートでフレーム画像(以下単にフレームと記載する)を表示する。このフレームは例えば60フィールド/秒のインターレースを処理して得られる順次走査信号である。つまりLCDは、1フレームを1/60秒間表示し続ける。   For example, when displaying a moving image on a liquid crystal display (LCD), the LCD displays a frame image (hereinafter simply referred to as a frame) at a rate of 60 frames / second, for example. This frame is a progressive scanning signal obtained by processing an interlace of 60 fields / second, for example. That is, the LCD continues to display one frame for 1/60 second.

LCDに表示されたこのような映像を視聴する場合、人の目には1フレーム前の画像が残像として残る。このため、映像中の動いている物体がボケて見えるか、物体の動きが不自然に見えることがある。このような現象は、大画面になるほど顕著に表れる。   When viewing such a video displayed on the LCD, the image of the previous frame remains as an afterimage in human eyes. For this reason, a moving object in the image may appear blurred or the movement of the object may appear unnatural. Such a phenomenon becomes more prominent as the screen becomes larger.

動画像のこのようなボケを防止するために、連続する2つのフレームの間に、補間フレームを挿入して動画像を表示する方法が知られている(特許文献1)。この方法では、前フレーム及び後フレームの2枚ないしそれ以上の入力フレーム間で、フレームを構成する画像ブロックのマッチングを行うことにより、各ブロックの動きベクトル(物体の動いた方向及び距離)が検出される。各ブロックの動きベクトルを用いて、入力フレーム間に位置する新たな補間フレームが作成される。補間フレームを2枚の入力フレーム間に挿入することにより、フレーム数を増加して動画像を表示する。   In order to prevent such blurring of moving images, a method of displaying a moving image by inserting an interpolation frame between two consecutive frames is known (Patent Document 1). In this method, the motion vector (the direction and distance the object moved) of each block is detected by matching the image blocks that make up the frame between two or more input frames of the previous frame and the subsequent frame. Is done. Using the motion vector of each block, a new interpolated frame located between the input frames is created. By inserting an interpolated frame between two input frames, the number of frames is increased to display a moving image.

上記ブロックマッチングとは、あるフレームにおける所定サイズの画像ブロックが、後のフレーム中のどの画像ブロックに一致するかを検出する方法である。前フレーム中の画像ブロックと、後フレーム中のいずれかの画像ブロックとで、互いに対応する画素間の差分を計算し、これを累積した値(SAD:Sum of Absolute Difference)が最小となる後フレーム中画像ブロックが、前フレーム中画像ブロックに最も類似する画像ブロックとして検出される。前フレームと後フレームで、最も類似する画像ブロックの位置の差が、動きベクトルとして検出される。   The block matching is a method for detecting which image block in a certain frame matches an image block of a predetermined size. The difference between the pixels corresponding to each other in the image block in the previous frame and any of the image blocks in the subsequent frame is calculated, and the subsequent frame in which the accumulated value (SAD: Sum of Absolute Difference) is minimized The middle image block is detected as the image block most similar to the previous frame middle image block. The difference in the position of the most similar image block between the previous frame and the subsequent frame is detected as a motion vector.

ところでブロックマッチングにより推定した動きベクトルを用いて補間フレームを生成する場合には破綻が生じることがあり、特許文献2にある対策は、補間画素位置の動きベクトルを特定しベクトルの垂直成分に基づき隣接する画素を選択し補正を行う画素補間処理装置なるものである。つまり、画素が書き込まれないアンカバー領域が生じる場合があり、動きベクトルの条件により選択画素が異なる補正をその領域に行うパッチ的な対処法について記載されている。しかしながら、画面の端部という潜在的大域的な画像の破綻への対策も求められていながら、適切に対処できる技術は開示されていない。
特開2005−6275号公報 特開2003−299035号公報
By the way, when an interpolation frame is generated using a motion vector estimated by block matching, a failure may occur, and the countermeasure in Patent Document 2 is to identify a motion vector at an interpolation pixel position and adjacent based on a vertical component of the vector. This is a pixel interpolation processing device that selects and corrects a pixel to be corrected. That is, there is a case where an uncovered area where pixels are not written may occur, and a patch-like countermeasure method is described in which correction of different selected pixels is performed on the area depending on motion vector conditions. However, there is a need for a countermeasure against a potential global image failure at the edge of the screen, but a technique that can appropriately cope with it is not disclosed.
JP 2005-6275 A JP 2003-299035 A

画面の端部の画像の破綻へ適切に対処できる補間フレーム作成技術を提供する。   An interpolation frame creation technique capable of appropriately dealing with an image failure at the edge of the screen is provided.

上記目的を達成するためのこの発明の一態様によれば、入力される2枚以上のフレーム画像を用いて、前記入力フレーム画像の間に位置する新たなフレーム画像を作成する補間フレーム作成方法であって、前記入力フレーム画像間のブロックマッチング処理によりフレーム画像内の物体の動きベクトルを検出する工程と、前記検出した動きベクトルを用いて補間画像を作成する工程とを有し、前記補間画像を作成する工程は、検出した動きベクトル方向の対応画素位置が原フレームの一方側において画面外に存在する場合には、前記画面外に位置する画素を持たない側のフレームの画素のみを用いて補間画像を作成することを特徴とする補間フレーム作成方法が提供される。   According to one aspect of the present invention for achieving the above object, an interpolation frame creating method for creating a new frame image located between the input frame images using two or more input frame images. A step of detecting a motion vector of an object in a frame image by a block matching process between the input frame images, and a step of creating an interpolation image using the detected motion vector, If the corresponding pixel position in the detected motion vector direction exists outside the screen on one side of the original frame, the creating step is interpolated using only the pixels of the frame on the side having no pixels located outside the screen. An interpolation frame creation method characterized by creating an image is provided.

この発明によれば、画面の端部の画像の破綻へ適切に対処できる補間フレーム作成技術を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an interpolation frame creation technique that can appropriately cope with the failure of the image at the edge of the screen.

図1は、本発明による補間フレーム作成装置(フレーム数変換装置)の一実施形態を示すブロック構成図である。図1の補間フレーム作成装置10は、フレームメモリ部10、動きベクトル検出部12、補間画像作成部13、および判定部14を備える。動きベクトル検出部12は、入力画像信号における例えば連続する2フレームから、動きベクトルをブロックマッチング処理にて検出する。すなわち動きベクトル検出部12は、2つの入力フレーム画像における画像ブロックの互いに対応する画素値どうしの差分絶対値を算出し、この差分絶対値の累積加算値(SAD)の極小値に対応する動きベクトルを動きベクトル候補として選択する。なお入力画像信号のフレームレートは例えば60フレーム/秒である。   FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an interpolation frame creation device (frame number conversion device) according to the present invention. The interpolated frame creation apparatus 10 in FIG. 1 includes a frame memory unit 10, a motion vector detection unit 12, an interpolated image creation unit 13, and a determination unit 14. The motion vector detection unit 12 detects a motion vector by block matching processing from, for example, two consecutive frames in the input image signal. That is, the motion vector detection unit 12 calculates a difference absolute value between pixel values corresponding to each other in image blocks in two input frame images, and a motion vector corresponding to a minimum value of the cumulative addition value (SAD) of the difference absolute value. Are selected as motion vector candidates. The frame rate of the input image signal is, for example, 60 frames / second.

補間画像作成部13は、動きベクトル検出部12の検出結果に基づいて補間フレームを作成し、前記2フレームの間に挿入する。補間フレームが挿入された出力画像信号のフレームレートは例えば120フレーム/秒である。
判定部14は、動きベクトル検出部12により検出された動きベクトルの参照画素が有効画面内か有効画面外かを判定する。すなわち判定部14は、動きベクトル検出部12により検出された動きベクトルの参照画素の位置を判定部14内部の図示せぬカウンターで把握し、その結果に基づいて参照画素が有効画面内か有効画面外かを判定する。
The interpolated image creating unit 13 creates an interpolated frame based on the detection result of the motion vector detecting unit 12, and inserts it between the two frames. The frame rate of the output image signal into which the interpolation frame is inserted is, for example, 120 frames / second.
The determination unit 14 determines whether the reference pixel of the motion vector detected by the motion vector detection unit 12 is within the effective screen or outside the effective screen. That is, the determination unit 14 grasps the position of the reference pixel of the motion vector detected by the motion vector detection unit 12 with a counter (not shown) inside the determination unit 14, and based on the result, whether the reference pixel is within the effective screen or the effective screen Judge whether it is outside.

すなわち判定部14は検出された動きベクトルの参照画素の位置が有効画面内か有効画面外かを画素ごとに判定する。そして、検出された動きベクトルを用いて補間フレームを生成するか、または、後述のように動きベクトルの一部を用いて補間フレームを生成するかを画素ごと判定する。そしてその結果を補間画像作成部13に渡す。補間画像作成部13は判定部14の判定結果に基づいて補間画像を作成する。   That is, the determination unit 14 determines for each pixel whether the position of the reference pixel of the detected motion vector is within the effective screen or outside the effective screen. Then, it is determined for each pixel whether an interpolation frame is generated using the detected motion vector or an interpolation frame is generated using a part of the motion vector as described later. Then, the result is passed to the interpolation image creation unit 13. The interpolation image creation unit 13 creates an interpolation image based on the determination result of the determination unit 14.

補間画像作成部13は、動きベクトル検出部12により検出された動きベクトルを用いて補間フレームを作成する。その際、判定部14により用いるべき動きベクトルと判定された動きベクトルの基の画素を有効画素として、補間フレームを作成する。または、補間画像作成部13は、判定部14により用いるべき動きベクトルと判定された動きベクトルに基づいて作成した画像と、他の用いるべき動きベクトルと判定された動きベクトルに基づいて作成した画像とを合成(ブレンド)して補間フレームを作成する。例えば画素値の平均をとるといった方法による。   The interpolation image creation unit 13 creates an interpolation frame using the motion vector detected by the motion vector detection unit 12. At this time, an interpolation frame is created using the pixel based on the motion vector determined as the motion vector to be used by the determination unit 14 as an effective pixel. Alternatively, the interpolation image creation unit 13 creates an image created based on the motion vector determined as the motion vector to be used by the determination unit 14, and an image created based on the motion vector determined as another motion vector to be used. Are combined (blended) to create an interpolation frame. For example, the average pixel value is taken.

動きベクトル検出部12、補間画像作成部13、および、判定部14は、それぞれ個別電子回路を用いたハードウエア、あるいはCPU(図示せず)にて実行されるソフトウエアとして構成できる。   The motion vector detection unit 12, the interpolation image creation unit 13, and the determination unit 14 can be configured as hardware using individual electronic circuits or software executed by a CPU (not shown).

図2はブロックマッチング処理の一例を説明するための図である。即ちブロックマッチングを用いた動きベクトルの検出方法としては、補間フレーム画像の挿入位置を中心して、それを挟む前後2枚のフレーム上で所定形状のブロックを点対象に平行移動させ対応する位置の画素どうしの画素値の差分値をブロック内の画素全てについて計算しこれを累積した値(SAD:Sum of Absolute Difference)を求め、このSAD値が最小となる方向を該ブロックの動きベクトルとする方法等が知られている。   FIG. 2 is a diagram for explaining an example of the block matching process. That is, as a motion vector detection method using block matching, a pixel of a corresponding position is obtained by translating a block of a predetermined shape with respect to a point object on two frames before and after the insertion position of the interpolated frame image. A method of calculating a difference value between pixel values for all the pixels in the block, obtaining a cumulative value (SAD: Sum of Absolute Difference), and setting the direction in which the SAD value is minimum as the motion vector of the block, etc. It has been known.

図2に示すように、点対称の位置にある画像ブロックどうしのブロックマッチング処理を介して動きベクトルを求める方法がある。すなわち図2の方法では、補間フレーム21内の補間画像ブロック41の挿入位置を中心として、それを挟む前フレーム20上及び後フレーム22上で点対称の位置にある画像ブロックどうしを画素毎に比較してSADを算出する。最も類似している(SADが最も小さい)画像ブロックどうしを結ぶベクトルを動きベクトルと決定する。この比較は、前フレーム20中の所定探索範囲40及び後フレーム22内の対応する探索範囲42において行われる。 As shown in FIG. 2, there is a method for obtaining a motion vector through block matching processing between image blocks located at point-symmetric positions. That is, in the method of FIG. 2, image blocks that are point-symmetrical on the front frame 20 and the rear frame 22 sandwiching the insertion position of the interpolation image block 41 in the interpolation frame 21 are compared for each pixel. To calculate SAD. A vector connecting the image blocks that are most similar (having the smallest SAD) is determined as a motion vector. This comparison is performed in a predetermined search range 40 in the previous frame 20 and a corresponding search range 42 in the rear frame 22.

互いに最も類似している画像ブロックの組み合わせが、例えば画像ブロック43と画像ブロック44であった場合、画像ブロック43から画像ブロック44までのベクトルが、補間画像ブロック41の動きベクトルとして決定される。この動きベクトルと、互いに最も類似している画像ブロック43及び44の画像データに基づいて、補間フレーム21内の補間画像ブロック41が作成される。尚、この動きベクトル(大きさと方向を含む)は、図2では説明の都合上3次元のように示されているが、実際の処理においては、フレーム上の2次元で示されるベクトルである。   When the combination of image blocks most similar to each other is, for example, the image block 43 and the image block 44, a vector from the image block 43 to the image block 44 is determined as the motion vector of the interpolated image block 41. Based on this motion vector and image data of image blocks 43 and 44 that are most similar to each other, an interpolation image block 41 in the interpolation frame 21 is created. In addition, although this motion vector (including magnitude and direction) is shown in FIG. 2 as three-dimensional for convenience of explanation, in actual processing, it is a vector indicated in two dimensions on the frame.

図2に示す方法では、補間フレーム画像の挿入位置を中心としそれを挟む前後2枚のフレーム上で規定の形状のブロックを点対称に平行移動させる。そして、対応する位置の画素どうしの画素値の差分値をブロック内の画素全てについて計算し、これを累積した値(SAD)を求め、このSAD値が最小となる方向を該ブロックの動きベクトルとする。   In the method shown in FIG. 2, a block having a specified shape is translated in a point-symmetric manner on two frames before and after the insertion position of the interpolated frame image as a center. Then, the difference value of the pixel values of the pixels at the corresponding positions is calculated for all the pixels in the block, an accumulated value (SAD) is obtained, and the direction in which the SAD value is minimum is determined as the motion vector of the block. To do.

次に、画像ブロックのサイズ及び動きベクトルの探索範囲について説明する。
図3はマクロブロックのサイズ及びその探索範囲の具体例を示す。これらブロック及び探索範囲は、図2に示したブロックマッチング処理に適用することができる。ここでは、説明を簡単にするため、主に水平方向のブロックマッチング処理について述べる。
Next, the image block size and motion vector search range will be described.
FIG. 3 shows a specific example of the macroblock size and its search range. These blocks and search ranges can be applied to the block matching process shown in FIG. Here, in order to simplify the description, the block matching process in the horizontal direction will be mainly described.

図3において、MBはマクロブロック、MSRはマクロブロックMBの探索範囲である。マクロブロックMBのサイズは、図3の内側実線に示すように例えば64画素×4画素である。このマクロブロックMBを前フレーム20上では水平方向に−16画素〜+16画素、垂直方向に−2画素〜+2画素シフトする。同時にこのマクロブロックMBを後フレーム22上で水平方向に+16画素〜−16画素、垂直方向に+2画素〜−2画素シフトする。   In FIG. 3, MB is a macroblock, and MSR is a search range of the macroblock MB. The size of the macroblock MB is, for example, 64 pixels × 4 pixels as shown by the inner solid line in FIG. This macro block MB is shifted on the previous frame 20 by −16 to +16 pixels in the horizontal direction and −2 to +2 pixels in the vertical direction. At the same time, the macro block MB is shifted on the rear frame 22 by +16 to −16 pixels in the horizontal direction and +2 to −2 pixels in the vertical direction.

つまり、補間フレーム21上に挿入される補間画像ブロック41(ここではマクロブロックMBに一致するサイズのブロック)を点対象の中心として、前フレーム20上でマクロブロックMBを例えば+12画素シフトした場合は、後フレーム22上でマクロブロックMBを−12画素シフトする。両フレーム20、22で対応する画像ブロックどうしを、対応する画素単位で画素値を比較してSADを算出する。従ってマクロブロックMBを用いたブロックマッチングの場合、前フレーム20上及び後フレーム22上の探索範囲MSRは、ここでは共に96画素×8画素である。   That is, when the interpolated image block 41 (in this case, a block having a size matching the macroblock MB) inserted on the interpolated frame 21 is used as the center of the point object, the macroblock MB is shifted, for example, by +12 pixels on the previous frame 20 Then, the macro block MB is shifted by -12 pixels on the rear frame 22. SAD is calculated by comparing pixel values of corresponding image blocks in both frames 20 and 22 in units of corresponding pixels. Therefore, in the case of block matching using the macroblock MB, the search range MSR on the previous frame 20 and the subsequent frame 22 are both 96 pixels × 8 pixels here.

ブロックマッチングによる動きベクトル検出を精度良く行うための最適なブロックサイズは、入力されるフレームの解像度やフレーム内に含まれる物体の動き方によって変わってくる。   The optimum block size for accurately performing motion vector detection by block matching varies depending on the resolution of the input frame and how the object included in the frame moves.

以下、動きベクトル検出部12によるブロックマッチング処理動作を説明する。
図4はブロックマッチング処理における画像ブロックのシフト量とSADとの関係(SAD特性)を示すグラフである。このブロックマッチング処理は動きベクトル検出部12により行われる。説明を簡単にするため、水平方向物体移動のブロックマッチング処理のみについて述べる。
Hereinafter, the block matching processing operation by the motion vector detection unit 12 will be described.
FIG. 4 is a graph showing the relationship (SAD characteristics) between the shift amount of the image block and the SAD in the block matching process. This block matching process is performed by the motion vector detection unit 12. In order to simplify the description, only the block matching processing for horizontal object movement will be described.

この場合、物体を含む前フレーム内の注目画像ブロック43を、後フレーム22における探索範囲内の中心画像ブロック44の位置から、1画素単位でシフトすると、図4のように10画素分シフトしたところでSADは極小(ここでは最小)となる。この極小点PS0のシフト量S0及びその方向に基づいて、動きベクトルが検出される。従って、ここでは注目画像ブロック41の動きベクトルは、水平方向10画素と検出される。この結果、例えば注目画像ブロック43を補間フレーム内で、対応する同一位置から、水平方向に5画素シフトした画像ブロックが、補間フレーム内画像ブロックとして作成される。尚、シフト量S0及びその方向は、画像ブロック41の探索範囲内位置を示す。   In this case, when the target image block 43 in the previous frame including the object is shifted in units of one pixel from the position of the central image block 44 in the search range in the rear frame 22, it is shifted by 10 pixels as shown in FIG. SAD is minimal (here, minimum). A motion vector is detected based on the shift amount S0 and the direction of the minimum point PS0. Therefore, here, the motion vector of the target image block 41 is detected as 10 pixels in the horizontal direction. As a result, for example, an image block obtained by shifting the target image block 43 by five pixels in the horizontal direction from the corresponding corresponding position in the interpolation frame is created as an intra-interpolation image block. The shift amount S0 and its direction indicate the position within the search range of the image block 41.

以下、動きベクトルによる画面端の処理動作を説明する。
簡単のため、図5のように画面に水平に全画面スクロールしている映像が入力されている場合を例とする。通常の補間画素生成処理では、前後フレームの画素とも図5に示すように破線に示す画面に入っていれば、動きベクトル方向の前後フレームの画素をそれぞれ用いて、両者の平均値を取ることにより補間画素が生成される。V1とV2の基の画素の平均値、またV3とV4の基の画素の平均値を用いる。
Hereinafter, the processing operation of the screen edge by the motion vector will be described.
For the sake of simplicity, an example in which an image that is horizontally scrolled on the whole screen is input to the screen as shown in FIG. In the normal interpolation pixel generation process, if both the pixels in the preceding and following frames are in the screen indicated by the broken line as shown in FIG. Interpolated pixels are generated. The average value of the base pixels of V1 and V2, and the average value of the base pixels of V3 and V4 are used.

図6は、図5のように画面に水平に全画面スクロールしている映像が入力されている場合の例であるが、示すように画面端部においては動きベクトル方向に対応する画素が片側の原フレーム画像の画面外に位置する場合である。   FIG. 6 shows an example of a case where an image that is horizontally scrolled horizontally is input to the screen as shown in FIG. 5, but as shown in FIG. This is a case of being located outside the screen of the original frame image.

この場合には、その画面外に対応画素を持たない側のフレームの画素のみから補間画像を生成する。即ちV2の基の画素の値、またV3の基の画素の値を用いる。これにより、画面端でも破綻の少ない補間画像の生成が可能となる。   In this case, an interpolated image is generated only from the pixels of the frame on the side that does not have a corresponding pixel outside the screen. That is, the value of the base pixel of V2 and the value of the base pixel of V3 are used. As a result, it is possible to generate an interpolated image with little failure even at the screen edge.

(補間フレーム作成装置の動作内容)
次に、補間フレーム作成装置10の動作内容について説明する。補間フレーム作成装置10は、図7に示すフローチャートに沿って補間フレーム作成処理を行い、補間フレームを作成する。
(Operation details of interpolation frame creation device)
Next, the operation content of the interpolation frame creation device 10 will be described. The interpolation frame creation device 10 performs an interpolation frame creation process according to the flowchart shown in FIG. 7, and creates an interpolation frame.

補間フレーム作成装置10は、補間フレーム作成処理を開始すると、処理をステップ1に進めて、動きベクトル検出を行い、続いて処理をステップ2に進めて補間フレーム作成を実行する。   When the interpolation frame creation process is started, the interpolation frame creation device 10 proceeds to step 1 to perform motion vector detection, and then proceeds to step 2 to create an interpolation frame.

動きベクトル検出では、動きベクトル検出部12が2つの画像フレームのブロックマッチングを行い動きベクトルを検出する。
図8は図7処理をステップ2に従い実施される補間フレーム作成装置10の処理手順を示すフローチャートである。図8において、動きベクトル検出部12から判定部14は、判定対象P[X,Y]の検出された動きベクトルが例えば(2Xa,2Ya)と入力されたとする(図8のステップS21)。そうすると、判定部14は動きベクトルの基にある補間画像P[X,Y]の動きベクトルの範囲(正しい画像が得られるか否か)を[X−Xa,Y−Ya]と[X+Xa,Y+Ya]とを用いて判定する(ステップS22)。
In motion vector detection, the motion vector detection unit 12 performs block matching of two image frames to detect a motion vector.
FIG. 8 is a flowchart showing a processing procedure of the interpolation frame creating apparatus 10 in which the processing of FIG. In FIG. 8, the motion vector detection unit 12 to the determination unit 14 assume that the detected motion vector of the determination target P [X, Y] is input as (2Xa, 2Ya), for example (step S21 in FIG. 8). Then, the determination unit 14 determines the motion vector range (whether a correct image can be obtained) of the interpolated image P [X, Y] based on the motion vector as [X−Xa, Y−Ya] and [X + Xa, Y + Ya]. ] (Step S22).

[X−Xa,Y−Ya]と[X+Xa,Y+Ya]とも正しい画像範囲にあれば判定部14は検出された動きベクトルの基にある画素をいずれも正しいと判定し、この動きベクトルを用いて補間フレームを作成する(ステップS23)。また2つの座標の片方が正しい画像範囲になければ、判定部14はその旨を補間画像作成部13に通知する。これを受けて補間画像作成部13は正しい画像の動きベクトルの基にある画素から補間フレームを作成する(ステップS24)。   If both [X-Xa, Y-Ya] and [X + Xa, Y + Ya] are in the correct image range, the determination unit 14 determines that all the pixels based on the detected motion vector are correct, and uses this motion vector. An interpolation frame is created (step S23). If one of the two coordinates is not in the correct image range, the determination unit 14 notifies the interpolation image creation unit 13 to that effect. In response to this, the interpolated image creation unit 13 creates an interpolated frame from pixels based on the correct motion vector of the image (step S24).

例えば図3の探索範囲の場合、例えばX座標が0でXaが16であると、後フレームの水平方向の端16画素は前フレームの画素とは平均が取られずに補間フレーム作成に使用されることになる。反対側の端でも例えばXaが16であると、前フレームの水平方向の端16画素は後フレームの画素とは平均が取られずに補間フレーム作成に使用されることになる。   For example, in the case of the search range in FIG. 3, if the X coordinate is 0 and Xa is 16, for example, 16 pixels in the horizontal direction of the rear frame are not averaged with the pixels of the previous frame and are used to create an interpolation frame. It will be. If Xa is 16, for example, at the opposite end, 16 pixels in the horizontal direction of the previous frame are used for creating an interpolated frame without being averaged with the pixels of the subsequent frame.

なお動きベクトルの検出においては、画面端の画素データが画面外に続いている、あるいは、画面外の画素値を灰色輝度等の特定の固定値として処理する方法を用いることによってある程度正しく検出を行うことが出来る。しかし、補間画素の生成時に同様の手法を取ると本来存在しないデータを用いて画素生成が行われるため、生成された画像に破綻が生じる。   In motion vector detection, pixel data at the edge of the screen continues outside the screen, or is detected to some extent by using a method in which pixel values outside the screen are processed as specific fixed values such as gray luminance. I can do it. However, if the same method is used at the time of generating the interpolation pixel, pixel generation is performed using data that does not exist originally, so that the generated image is broken.

動きベクトルの検出においては、画面外に位置する画素には累積加算処理を行なわない方法も取りうる。この場合は、SADが小さくなり有利となってしまうので、累積加算が行われた画素割合分の逆数をSADに掛けて正規化する等の調整が好適である。   In motion vector detection, a method in which cumulative addition processing is not performed on pixels located outside the screen can be used. In this case, since SAD becomes small and advantageous, adjustment such as normalization by multiplying SAD by the reciprocal of the pixel ratio for which cumulative addition has been performed is suitable.

通常、上記のようにして求めた動きベクトル方向の前後フレーム上の対応する画素から補間画像を生成するが、スクロールしている映像等の画面端では、検出したベクトル方向に対して前後フレームのうち片側のみにしか有効な画素が存在しない場合がある。このため、前後2フレームの対応画素の平均値を取って補間画素とする方法では、画面端で補間画像が正しく生成できない問題があった。   Usually, an interpolated image is generated from the corresponding pixels on the previous and subsequent frames in the motion vector direction obtained as described above. There are cases where there are pixels that are effective only on one side. For this reason, there is a problem that an interpolation image cannot be correctly generated at the edge of the screen in the method of taking the average value of corresponding pixels in the two previous and subsequent frames to obtain an interpolation pixel.

本実施例は、上記問題を解決するためになされたもので、補間画像を生成する際、画面端部においては動きベクトル方向に対応する画素が片側の原フレーム画像の画面外に位置する場合には、その画面外に対応画素を持たない側のフレームの画素のみから補間画像を生成する。効果として、画面端での破綻の少ない補間画像の生成が可能となる。   This embodiment is made to solve the above problem. When an interpolation image is generated, the pixel corresponding to the motion vector direction is located outside the screen of the original frame image on one side at the edge of the screen. Generates an interpolated image from only the pixels of the frame on the side having no corresponding pixel outside the screen. As an effect, it is possible to generate an interpolated image with less failure at the screen edge.

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、この外その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
また、上記した実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜に組み合わせることにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良いものである。さらに、異なる実施の形態に係る構成要素を適宜組み合わせても良いものである。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above-described embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements according to different embodiments may be appropriately combined.

本発明による補間フレーム作成装置の一実施形態を示すブロック構成図。The block block diagram which shows one Embodiment of the interpolation frame production apparatus by this invention. ブロックマッチング処理の一例を説明するための図。The figure for demonstrating an example of a block matching process. ブロックのサイズ及びその探索範囲の具体例を示す図。The figure which shows the specific example of the size of a block, and its search range. ブロックマッチング処理における画像ブロックのシフト量とSADとの関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the shift amount of the image block in a block matching process, and SAD. 画面内の特定領域において補間画像作成に用いる動きベクトルを表現する図1。FIG. 1 represents a motion vector used for creating an interpolation image in a specific area in the screen. 画面内の特定領域において補間画像作成に用いる動きベクトルを表現する図2。FIG. 2 represents a motion vector used for creating an interpolated image in a specific area in the screen. 補間フレーム作成装置10における処理の動作手順を示すフローチャート。5 is a flowchart showing an operation procedure of processing in the interpolation frame creation device 10; 補間フレーム作成装置10における補間フレーム作成処理の動作手順を示すフローチャート。5 is a flowchart showing an operation procedure of interpolation frame creation processing in the interpolation frame creation device 10.

符号の説明Explanation of symbols

10…補間フレーム作成装置、11…フレームメモリ、12…動きベクトル検出部、13…補間画像作成部、14…判定部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Interpolation frame production apparatus, 11 ... Frame memory, 12 ... Motion vector detection part, 13 ... Interpolation image creation part, 14 ... Determination part

Claims (8)

入力される2枚以上のフレーム画像を用いて、前記入力フレーム画像の間に位置する新たなフレーム画像を作成する補間フレーム作成方法であって、
前記入力フレーム画像間のブロックマッチング処理によりフレーム画像内の物体の動きベクトルを検出する工程と、
前記検出した動きベクトルを用いて補間画像を作成する工程とを有し、
前記補間画像を作成する工程は、検出した動きベクトル方向の対応画素位置が原フレームの一方側において画面外に存在する場合には、前記画面外に位置する画素を持たない側のフレームの画素のみを用いて補間画像を作成することを特徴とする補間フレーム作成方法。
An interpolation frame creation method for creating a new frame image located between the input frame images using two or more input frame images,
Detecting a motion vector of an object in a frame image by block matching processing between the input frame images;
Creating an interpolated image using the detected motion vector,
In the step of creating the interpolation image, when the corresponding pixel position in the detected motion vector direction exists outside the screen on one side of the original frame, only the pixel in the frame on the side not having the pixel located outside the screen An interpolated frame creating method characterized by creating an interpolated image using an image.
前記動きベクトルを検出する工程は、前記画面外に位置する画素は画面端に位置する画素が延伸するとみなすことを特徴とする請求項1に記載の補間フレーム作成方法。 2. The interpolation frame creation method according to claim 1, wherein in the step of detecting the motion vector, a pixel positioned outside the screen is regarded as a pixel positioned at an end of the screen extending. 前記動きベクトルを検出する工程は、前記画面外に位置する画素は特定の固定値を持つとみなすことを特徴とする請求項1に記載の補間フレーム作成方法。 2. The interpolation frame creation method according to claim 1, wherein in the step of detecting the motion vector, a pixel located outside the screen is regarded as having a specific fixed value. 前記動きベクトルを検出する工程は、前記画面外に位置する画素以外に画素差分の累積加算処理を行うことを特徴とする請求項1に記載の補間フレーム作成方法。 2. The interpolation frame creation method according to claim 1, wherein the step of detecting the motion vector performs a cumulative addition process of pixel differences in addition to pixels located outside the screen. 入力される2枚以上のフレーム画像を用いて、前記入力フレーム画像の間に位置する新たなフレーム画像を作成する補間フレーム作成装置であって、
前記入力フレーム画像間のブロックマッチング処理によりフレーム画像内の物体の動きベクトルを検出する検出手段と、
前記検出した動きベクトルを用いて補間画像を作成する作成手段とを備え、
前記補間画像を作成する作成手段は、検出した動きベクトル方向の対応画素位置が原フレームの一方側において画面外に存在する場合には、前記画面外に位置する画素を持たない側のフレームの画素のみを用いて補間画像を作成することを特徴とする補間フレーム作成装置。
An interpolation frame creation device that creates a new frame image located between the input frame images using two or more input frame images,
Detecting means for detecting a motion vector of an object in a frame image by block matching processing between the input frame images;
Creating means for creating an interpolated image using the detected motion vector,
If the corresponding pixel position in the detected motion vector direction exists outside the screen on one side of the original frame, the creating means for creating the interpolated image is a pixel of the frame on the side not having the pixel located outside the screen. An interpolated frame creating apparatus that creates an interpolated image using only
前記動きベクトルを検出する検出手段は、前記画面外に位置する画素は画面端に位置する画素が延伸するとみなすことを特徴とする請求項5に記載の補間フレーム作成装置。 6. The interpolated frame creation apparatus according to claim 5, wherein the detection means for detecting the motion vector regards a pixel located outside the screen as a pixel located at an end of the screen extending. 前記動きベクトルを検出する検出手段は、前記画面外に位置する画素は特定の固定値を持つとみなすことを特徴とする請求項5に記載の補間フレーム作成装置。 6. The interpolated frame creation apparatus according to claim 5, wherein the detection means for detecting the motion vector regards a pixel located outside the screen as having a specific fixed value. 前記動きベクトルを検出する検出手段は、前記画面外に位置する画素以外に画素差分の累積加算処理を行うことを特徴とする請求項5に記載の補間フレーム作成装置。 6. The interpolated frame creation apparatus according to claim 5, wherein the detection means for detecting the motion vector performs cumulative addition processing of pixel differences in addition to the pixels located outside the screen.
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