JP2009147767A - Image converting apparatus, and image display apparatus - Google Patents

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靖浩 秋山
Koichi Hamada
宏一 浜田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image converting apparatus which achieves image conversion of high image quality at low costs. <P>SOLUTION: The image converting apparatus includes: a frame rate converting part which converts an image of a first frame rate to a different image of a second frame rate using a first group of motion vectors calculated by performing motion search on an input image; a motion vector converting part which converts the first group of motion vectors and generates a second group of motion vectors; and a resolution enhancement processing part which performs image quality enhancement processing using the second group of motion vectors generated in the motion vector converting part on the image for which frame rate conversion has been performed in the frame rate converting part. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、入力映像に対してフレームレートの変換と解像度の変換処理を行う画像変換処理に関する。   The present invention relates to an image conversion process that performs frame rate conversion and resolution conversion processing on an input video.

入力された映像信号のフレームレートを所望のフレームレートに変換する、いわゆるフレームレート変換技術として、フレームレート変換前の映像信号から動きベクトルを探索し、探索した動きベクトルに応じて、前後のフレームに含まれる画像の位置を移動させた新たなフレームを生成し、生成した新たなフレームを前後フレーム間に挿入することによって映像信号のフレームレートを増加させる、いわゆる動き補正型のフレームレート変換技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。   As a so-called frame rate conversion technique that converts the frame rate of the input video signal to a desired frame rate, a motion vector is searched from the video signal before the frame rate conversion, and the previous and next frames are searched according to the searched motion vector. A so-called motion compensation type frame rate conversion technique is known in which a new frame is generated by moving the position of the included image, and the generated new frame is inserted between the previous and next frames to increase the frame rate of the video signal. (For example, refer to Patent Document 1).

特開平11-112939号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-112939

特許文献1記載のフレームレート変換技術において、フレームレート変換処理において得た動きベクトルは入力映像に対応するものであり、変換後の出力映像には対応していない。よって、特許文献1に記載のフレームレート変換処理と、動き探索を伴う高解像度化変換処理を共に行う場合、後段の超解像変換の処理ステップにおいて、画像の動き探索を行う必要がある。   In the frame rate conversion technique described in Patent Document 1, the motion vector obtained in the frame rate conversion process corresponds to the input video, and does not correspond to the converted output video. Therefore, when performing both the frame rate conversion process described in Patent Document 1 and the high resolution conversion process with motion search, it is necessary to perform image motion search in the subsequent super-resolution conversion processing step.

そのため、動き探索を2 回行わければならないため、処理が複雑になり、処理回路の回路規模及びコストが大きくなってしまうという課題があった。   For this reason, since motion search must be performed twice, the processing becomes complicated, and the circuit scale and cost of the processing circuit increase.

上記の課題を解決するために、本発明の一実施の態様は、例えば特許請求の範囲に記載されるように構成すればよい。   In order to solve the above-described problems, an embodiment of the present invention may be configured as described in the claims, for example.

本発明によれば、高画質な画像変換を低コストに実現することが可能となる。   According to the present invention, high-quality image conversion can be realized at low cost.

本発明の画像変換装置は、入力映像のフレームレートを所望のフレームレートに変換するフレームレート変換部と、入力した動きベクトルを出力映像のフレームレートに対応するように動きベクトルのレート変換を行う動きベクトルレート変換部と、前後2枚のフレームを入力して画像の解像感を向上させるための高画質化部とで構成する。   The image conversion apparatus of the present invention includes a frame rate conversion unit that converts a frame rate of an input video to a desired frame rate, and a motion that performs rate conversion of a motion vector so that the input motion vector corresponds to the frame rate of the output video. It consists of a vector rate conversion unit and a high image quality improvement unit for improving the image resolution by inputting two frames before and after.

図1は、本発明の画像変換装置の構成を示す図である。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an image conversion apparatus according to the present invention.

画像変換装置100は、フレームレート変換部101と、動きベクトルレート変換部102と、高画質化部103とで構成する。フレームレート変換部101は、入力映像に対して外部の制御部等から指定する補間モード信号106に応じたフレーム内挿、いわゆるフレームレート変換を実行して、入力映像とは異なるフレームレートに変換した映像を出力する。補間モード信号106とは、フレームレート変換の動作モードを指定する制御信号のことである。動作モードは、例えば、24Hzから60Hz、50Hzから60Hz、60Hzから120Hz等がある。動きベクトルレート変換部102は、フレームレート変換部101が出力する動きベクトルを入力し、補間モード信号が指定する入力フレームレートと出力フレームレートに基づき、動きベクトルのレート変換を行う。動きベクトルレート変換部102が出力するフレーム毎の動きベクトル情報の出力タイミングは、フレームレート変換部101が出力するフレームレートのタイミングと同期する。高画質化部103は、前後2枚のフレームを入力して画像の解像感を向上させるための超解像変換処理などの高解像度化処理を行う。   The image conversion apparatus 100 includes a frame rate conversion unit 101, a motion vector rate conversion unit 102, and an image quality improvement unit 103. The frame rate conversion unit 101 performs frame interpolation on the input video according to the interpolation mode signal 106 designated from an external control unit or the like, so-called frame rate conversion, and converts the input video to a frame rate different from that of the input video. Output video. The interpolation mode signal 106 is a control signal that designates an operation mode for frame rate conversion. The operation modes include, for example, 24 Hz to 60 Hz, 50 Hz to 60 Hz, 60 Hz to 120 Hz, and the like. The motion vector rate conversion unit 102 receives the motion vector output from the frame rate conversion unit 101, and performs rate conversion of the motion vector based on the input frame rate and the output frame rate specified by the interpolation mode signal. The output timing of the motion vector information for each frame output from the motion vector rate conversion unit 102 is synchronized with the timing of the frame rate output from the frame rate conversion unit 101. The image quality improving unit 103 performs high resolution processing such as super-resolution conversion processing for improving the feeling of image resolution by inputting two frames before and after.

ここで、補間モード信号の指定条件として、60Hzから60Hzのように入力側と出力側を同一フレームレートとすることも可能である。この場合、フレームレート変換部101では、フレーム内挿動作は行わずに入力フレームをそのまま出力するが、フレーム間の動き探索は実行して、その結果の動きベクトルを出力する。   Here, it is also possible to set the input side and the output side to the same frame rate, such as 60 Hz to 60 Hz, as the interpolation mode signal designation condition. In this case, the frame rate conversion unit 101 outputs the input frame as it is without performing the frame interpolation operation, but executes the motion search between the frames and outputs the resulting motion vector.

図2は、映像フレームレートおよび動きベクトルのレート変換条件の一例を示す図である。   FIG. 2 is a diagram illustrating an example of video frame rate and motion vector rate conversion conditions.

フレームレートとは、1秒間に何枚の絵を送るかを示す映像規格の一つである。テレビ放送のフレームレートは、NTSC方式の日本や米国が30fps、PAL方式の欧州およびSECOM方式のソ連が25fpsであることが知られている。また、映画は一般的に24Hzである。現在市販化されているテレビ受像機には、フレームレート変換機能を備えたモデルがある。同機能は、単純に元映像とテレビ側のフレームレート差異を解消する意味もあるが、映像品質向上の観点で、補間フレームを内挿する方法で、なめらかな被写体の動きを実現する目的もある。   Frame rate is one of the video standards that indicates how many pictures are sent per second. It is known that the television broadcast frame rate is 30 fps for NTSC Japan and the United States, and 25 fps for PAL Europe and the SECOM Soviet Union. Also, movies are generally 24Hz. Among television receivers that are currently on the market, there are models with a frame rate conversion function. This function can be used to simply eliminate the difference in frame rate between the original video and the TV, but it also has the purpose of realizing smooth subject movement by interpolating interpolated frames from the viewpoint of improving video quality. .

本発明の画像変換装置100の実施例の説明では、24fps映像を30fps映像に変換して出力する動作条件を用いて説明する。但し、出力側映像をPI変換後のフィールド映像を用いて説明する都合上、以下の説明では、映像周波数(1秒間辺りの垂直同期信号の数)としてHz表記とし、24Hz(24フレーム/秒)映像を60Hz(60フィールド/秒)映像への変換と表記する。   In the description of the embodiment of the image conversion apparatus 100 of the present invention, description will be made using operating conditions for converting a 24 fps video into a 30 fps video and outputting it. However, for convenience of describing the output side video using field video after PI conversion, in the following description, the video frequency (number of vertical sync signals per second) is expressed in Hz and 24 Hz (24 frames / second) Video is expressed as conversion to 60Hz (60 fields / second) video.

同図の例は、本装置が補間モード信号として、24Hzから60Hzへフレームレート変換を行うことを指示する信号をフレームレート変換部101と動きベクトルレート変換部102へ出力している状態を示す。   The example in the figure shows a state in which the apparatus outputs a signal instructing frame rate conversion from 24 Hz to 60 Hz to the frame rate conversion unit 101 and the motion vector rate conversion unit 102 as an interpolation mode signal.

フレームレート変換部101は、24H入力画像104を入力して60Hz映像に変換して出力と共に24Hz入力映像104から探索した24Hz動きベクトルを出力する。動きベクトルレート変換部102は、フレームレート変換部101で探索した24Hz動きベクトルを60Hz映像用の60Hz動きベクトルに変換する。高画質部103は、レート変換後の60Hz映像と、その画像に対応するレート変換後の60Hz動きベクトルを入力して、所定の画像処理アルゴリズムに基づく画像変換を行い、60Hz出力映像105として送出する。   The frame rate conversion unit 101 inputs the 24H input image 104, converts it into a 60Hz video, and outputs a 24Hz motion vector searched from the 24Hz input video 104 along with the output. The motion vector rate conversion unit 102 converts the 24 Hz motion vector searched by the frame rate conversion unit 101 into a 60 Hz motion vector for 60 Hz video. The high image quality unit 103 receives the rate-converted 60 Hz video and the rate-converted 60 Hz motion vector corresponding to the image, performs image conversion based on a predetermined image processing algorithm, and sends it as a 60 Hz output video 105 .

図3は、フレームレート変換部の構成を示す図である。   FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the frame rate conversion unit.

フレームレート変換処理では、入力映像の時間的に隣接する2枚のフレーム間における画素単位で動きベクトルを探索し、操作対象画素の動きベクトルと内挿フレームの時間軸上の位置との関係から内挿フレーム上の画素位置を決定する手順を繰り返して、内挿フレームを生成する。入力映像の2枚のフレーム間に挿入する内挿フレームの数は、入力映像と出力映像のフレームレートの関係から一義的に決まる。例えば、入力映像と出力映像のフレームレートがそれぞれ24Hzと60Hzの場合、オリジナル入力映像の隣接フレーム間への内挿フレーム数は2枚となる。   In the frame rate conversion process, a motion vector is searched for in units of pixels between two temporally adjacent frames of the input video, and the internal motion is calculated from the relationship between the motion vector of the operation target pixel and the position of the interpolation frame on the time axis. The procedure for determining the pixel position on the insertion frame is repeated to generate an interpolation frame. The number of interpolation frames inserted between two frames of the input video is uniquely determined from the relationship between the frame rate of the input video and the output video. For example, when the frame rates of the input video and the output video are 24 Hz and 60 Hz, respectively, the number of interpolated frames between adjacent frames of the original input video is two.

入力映像300のフレームは順次フレームメモリ1(301)に保存し、フレーム遅延部304により時間的に1フレーム期間分を遅延させたフレームをフレームメモリ2(302)に保存する。動き探索部306は、フレームメモリ1(301)とフレームメモリ2(302)の2枚のフレーム間における画素単位で動きベクトルを探索する。動きベクトル変換部307は、対象画素の動きベクトルと内挿フレームの時間軸上の位置との関係から内挿フレーム上の画素位置を決定する。画像補間部305は、2枚のフレームと動きベクトルを参照して画素補間を行い、1枚の内挿フレームを作成し、フレームメモリ3(303)に保存する。切り換え部308は、オリジナル映像が保存されたフレームメモリ2(302)、または内挿フレームが保存されたフレームメモリ3(303)の何れか一方を選択して、選択した方の保存フレームを出力映像310として送出する。制御部309は、外部から指定される補間モード信号311を動きベクトル変換部307および切り換え部308へ伝達し、内挿フレームに対して補間位相に応じたタイミングを決定する。   The frames of the input video 300 are sequentially stored in the frame memory 1 (301), and the frame delayed by one frame period by the frame delay unit 304 is stored in the frame memory 2 (302). The motion search unit 306 searches for a motion vector in units of pixels between two frames of the frame memory 1 (301) and the frame memory 2 (302). The motion vector conversion unit 307 determines the pixel position on the interpolation frame from the relationship between the motion vector of the target pixel and the position on the time axis of the interpolation frame. The image interpolation unit 305 performs pixel interpolation with reference to the two frames and the motion vector, creates one interpolation frame, and stores it in the frame memory 3 (303). The switching unit 308 selects either the frame memory 2 (302) in which the original video is stored or the frame memory 3 (303) in which the interpolation frame is stored, and outputs the selected storage frame as the output video. Send as 310. The control unit 309 transmits an interpolation mode signal 311 designated from the outside to the motion vector conversion unit 307 and the switching unit 308, and determines a timing corresponding to the interpolation phase with respect to the interpolation frame.

図4は、高画質化部の構成を示す図である。   FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the image quality improving unit.

高画質化部103は、入力映像400のフレームは順次フレームメモリ11(401)に保存し、フレーム遅延部404により時間的に1フレーム期間分を遅延させたフレームをフレームメモリ12(402)に保存する。画像変換部405は、2枚のフレームと動きベクトル406を参照して所定の画像変換処理を行い、フレームメモリ13(403)に保存する。補間モード信号106で指定されたフレームレートに従って、フレームメモリ13(403)の映像を所定のタイミングで出力映像406として送出する。   The image quality improving unit 103 sequentially stores the frames of the input video 400 in the frame memory 11 (401), and the frame delayed by one frame period by the frame delay unit 404 is stored in the frame memory 12 (402). To do. The image conversion unit 405 performs a predetermined image conversion process with reference to the two frames and the motion vector 406, and stores it in the frame memory 13 (403). According to the frame rate specified by the interpolation mode signal 106, the video in the frame memory 13 (403) is transmitted as an output video 406 at a predetermined timing.

入力映像407は、前段でフレームレート変換部101が送出した映像である。また、動きベクトル406は、前段で動きベクトルレート変換部102が出力した動きベクトルである。   An input video 407 is a video transmitted by the frame rate conversion unit 101 in the previous stage. The motion vector 406 is a motion vector output from the motion vector rate conversion unit 102 in the previous stage.

画像変換部405の処理の一例は、例えば超解像処理である。超解像処理とは、複数のフレームの映像および動きベクトルを使用してフレーム同士の位置合わせを行う工程により、オリジナル映像に対して小数点精度の仮想標本ポイントとその仮想画素データを取得し、この仮想画素データから実際に表示する映像データを求めることによって、オリジナル映像以上の解像度映像を生成する方法である。   An example of processing of the image conversion unit 405 is super-resolution processing, for example. Super-resolution processing is a process of aligning frames using multiple frames of video and motion vectors to obtain virtual sample points and their virtual pixel data with decimal point precision from the original video. This is a method of generating a resolution video higher than the original video by obtaining video data to be actually displayed from virtual pixel data.

図5は、フレームレート変換部および高画質化部との動き探索の関係を示す図である。   FIG. 5 is a diagram showing the relationship of motion search between the frame rate conversion unit and the image quality improvement unit.

図4で説明した通り、高画質化部103の画像変換では、フレーム間の動きベクトルを使用するため、通常は別途動き探索部を実装する必要がある。一般的に、動き探索は、処理負荷が非常大きく、回路規模も探索範囲に比例して大きくなることが知られている。   As described with reference to FIG. 4, since the image conversion of the image quality improving unit 103 uses a motion vector between frames, it is usually necessary to separately install a motion search unit. In general, it is known that motion search has a very large processing load and the circuit scale increases in proportion to the search range.

一方、本装置の構成は、前段のフレームレート変換部101において、入力するフレームのタイミングは異なるが、画素毎の動きベクトルを検出するという同一目的の動き探索部を備えている。そこで、動きベクトルレート変換部102を備えて、フレームレート変換部101で求めた入力映像(24Hz)の動きベクトルを所定の手順で出力映像(60Hz)の動きベクトルに変換することで、本来必要であった後段の高画質化部の動き探索部を省略している。この結果、処理負荷が低減でき、回路規模も大幅に抑えることができる。   On the other hand, the configuration of this apparatus includes a motion search unit having the same purpose of detecting a motion vector for each pixel in the preceding frame rate conversion unit 101, although the timing of an input frame is different. Therefore, a motion vector rate conversion unit 102 is provided, and the motion vector of the input video (24 Hz) obtained by the frame rate conversion unit 101 is converted into a motion vector of the output video (60 Hz) by a predetermined procedure. The motion search part of the subsequent high image quality improvement part is omitted. As a result, the processing load can be reduced and the circuit scale can be greatly reduced.

以下に、動きベクトルレート変換部102の構成について説明する。   The configuration of the motion vector rate conversion unit 102 will be described below.

図6は、動きベクトルレート変換動作の概要を示す図である。   FIG. 6 is a diagram showing an outline of the motion vector rate conversion operation.

動きベクトルは、時間的に隣接する2つのフレームを参照し、所定の範囲の画素値を比較する手順によって各画素の動きに対応する動きベクトルが求められる。隣接する2つのフレームを同時参照するために、24Hz入力映像から現在読み出した24Hz映像と、1つ前に読み出した24Hz映像 (即ち1フレーム遅延された24Hz映像)の2枚を保持する、この2枚の24Hz映像を使用して24Hz動きベクトル群603(以下、複数の動きベクトルを「動きベクトル群」と記載する。)を検出する。   The motion vector refers to two temporally adjacent frames, and a motion vector corresponding to the motion of each pixel is obtained by a procedure of comparing pixel values within a predetermined range. In order to refer to two adjacent frames at the same time, 2 frames of 24Hz video currently read out from the 24Hz input video and 24Hz video read out the previous time (ie, 24Hz video delayed by one frame) are retained. A 24 Hz motion vector group 603 (hereinafter, a plurality of motion vectors are referred to as “motion vector group”) is detected using a piece of 24 Hz video.

同図では、動きベクトルレート変換の動作期間Twを例に説明する。   In the figure, an operation period Tw of motion vector rate conversion will be described as an example.

24Hzから60Hzのレート変換では、2フレームの入力に対し、5フレームの出力を得る計算になる。動きベクトルの数の関係もフレームと同様であり、検出した2フレーム分の動きベクトル群に対し、5フレーム分の動きベクトル群を得る。なお、同図に示される期間は、各動きベクトルに対応したフレームの表示期間の長さと等しい。   In the rate conversion from 24 Hz to 60 Hz, it is calculated to obtain 5 frames of output for 2 frames of input. The relationship of the number of motion vectors is the same as that of frames, and a motion vector group for five frames is obtained for the detected motion vector group for two frames. The period shown in the figure is equal to the length of the frame display period corresponding to each motion vector.

24Hz映像601のフレームF1(606)のタイミングで24Hz動きベクトルMV1(613)、同様にフレームF2(607)のタイミングでMV2(614)を得る。24Hz動きベクトル群603のMV1(613)とMV2(614)は、後述する動きベクトルレート変換部102の所定の変換手順で60Hz動きベクトル群604のMVc1(615)〜MVc5(619)に変換する。期間Twでは、フレームレート変換部101により、24Hz映像301のフレームF1(606)とフレームF2(607)も所定の変換手順で60Hz映像602のフレームFc1(608)からフレームFc5(612)に変換して出力する。   A 24 Hz motion vector MV1 (613) is obtained at the timing of the frame F1 (606) of the 24 Hz video 601, and similarly, MV2 (614) is obtained at the timing of the frame F2 (607). MV1 (613) and MV2 (614) of the 24 Hz motion vector group 603 are converted into MVc1 (615) to MVc5 (619) of the 60 Hz motion vector group 604 by a predetermined conversion procedure of the motion vector rate conversion unit 102 described later. In the period Tw, the frame rate conversion unit 101 converts the frame F1 (606) and the frame F2 (607) of the 24 Hz video 301 from the frame Fc1 (608) of the 60 Hz video 602 to the frame Fc5 (612) according to a predetermined conversion procedure. Output.

図7は、動きベクトル変換係数テーブルの一例を示す図である。   FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a motion vector conversion coefficient table.

24Hzから60Hzの動きベクトルレート変換では、ベクトル変換係数テーブル700を参照する。変換手順は、検出した1フレーム分または連続する2フレーム分の24Hz動きベクトル群701のそれぞれの動きベクトルに、第1係数702または第2係数703の乗じ、さらに乗算の積和を求めて60Hz動きベクトル群704とする。5フレーム分の60Hz動きベクトル群704を得るために、NO.1(705)からNO.5(709)に示した各ステップのパラメータの組み合わせを用いる。例えば、NO.1(905)のステップでは、24Hz動きベクトルMV1と第1係数KA1を乗じた結果を60H動きベクトルMVc1として得る。NO.2(706)のステップでは、24Hz動きベクトルMV1と第1係数KA2を乗じた結果を60H動きベクトルMVc2として得る。NO.3(707)のステップは、24Hz動きベクトルMV1と第1係数KA3を乗じ、さらにMV2とKB2を乗じて、その積和の結果を60H動きベクトルMVc3として得る。NO.4(708)およびNO.5(709)は、NO.1(705)の手順と同様である。   In the motion vector rate conversion from 24 Hz to 60 Hz, the vector conversion coefficient table 700 is referred to. The conversion procedure consists of multiplying each detected motion vector of the detected 24-Hz motion vector group 701 for one frame or two consecutive frames by the first coefficient 702 or the second coefficient 703, and further calculating the product sum of the multiplications to obtain a 60 Hz motion. A vector group 704 is assumed. In order to obtain a 60 Hz motion vector group 704 for five frames, combinations of parameters at each step shown in NO.1 (705) to NO.5 (709) are used. For example, in step NO.1 (905), a result obtained by multiplying the 24 Hz motion vector MV1 by the first coefficient KA1 is obtained as a 60H motion vector MVc1. In step NO.2 (706), the result of multiplying the 24 Hz motion vector MV1 and the first coefficient KA2 is obtained as a 60H motion vector MVc2. The step of NO. 3 (707) multiplies the 24 Hz motion vector MV1 and the first coefficient KA3, and further multiplies MV2 and KB2 to obtain the product sum as a 60H motion vector MVc3. NO.4 (708) and NO.5 (709) are similar to the procedure of NO.1 (705).

ここで用いる第1係数および第2係数とは、24Hz動きベクトル群を構成する動きベクトルと60Hz動きベクトル群を構成する動きベクトルが表現している時間軸上の差分を線形な重み成分として表した数値のことである。ベクトル変換係数テーブル700において、60Hz動きベクトルの数(即ちステップ数)、参照する50Hz動きベクトルの数、第1係数および第2係数は、レート変換条件の変更に応じて、任意に変更することができる。   The first coefficient and the second coefficient used here represent the difference on the time axis represented by the motion vector constituting the 24 Hz motion vector group and the motion vector constituting the 60 Hz motion vector group as a linear weight component. It is a numerical value. In the vector conversion coefficient table 700, the number of 60 Hz motion vectors (that is, the number of steps), the number of referenced 50 Hz motion vectors, the first coefficient, and the second coefficient can be arbitrarily changed according to the change of the rate conversion condition. it can.

以下に、第1係数および第2係数の一例を示す。   An example of the first coefficient and the second coefficient is shown below.

第1の動きベクトル群から第2の動きベクトル群への変換する場合を考える。このとき、第2の動きベクトル群における一つのベクトルに対応するフレーム表示期間が、変換元となる第1の動きベクトル群の一つの動きベクトルに対応するフレーム表示期間内に含まれる場合は、次の数式1を用いることによって、第2の動きベクトル群の動きベクトルを算出する。ここで、MVnは第1の動きベクトル群の一つのベクトル、MVcmは第2の動きベクトル群の一つのベクトル、KAmは第1係数である。
(数1)MVcm = KAm × MVn
すなわち、数式1を用いる場合は、第1の動きベクトル群の一つの動きベクトルに係数を乗じて第2の動きベクトル群の一つの動きベクトルを算出する。
Consider the case of converting from a first motion vector group to a second motion vector group. At this time, if the frame display period corresponding to one vector in the second motion vector group is included in the frame display period corresponding to one motion vector of the first motion vector group to be converted, The motion vector of the second motion vector group is calculated by using Equation 1 below. Here, MVn is one vector of the first motion vector group, MVcm is one vector of the second motion vector group, and KAm is the first coefficient.
(Equation 1) MVcm = KAm × MVn
That is, when Equation 1 is used, one motion vector of the second motion vector group is calculated by multiplying one motion vector of the first motion vector group by a coefficient.

次に、第2の動きベクトル群における1つのベクトルに対応するフレーム表示期間が、変換元となる第1の動きベクトル群における一つの動きベクトルに対応するフレーム表示期間と別の動きベクトルに対応するフレーム表示期間とに跨って重なる場合は、次の数式2を用いることによって、第2の動きベクトル群の動きベクトルを算出する。   Next, a frame display period corresponding to one vector in the second motion vector group corresponds to a frame display period corresponding to one motion vector in the first motion vector group to be converted and another motion vector. When overlapping over the frame display period, the motion vector of the second motion vector group is calculated by using Equation 2 below.

すなわち、第2の動きベクトル群における1つのベクトルに対応するフレーム表示期間に、少なくとも変換元となる第1の動きベクトル群における一つの動きベクトルに対応するフレーム表示期間と重複する部分と、当該第1の動きベクトル群における動きベクトルとは異なる別の動きベクトルに対応するフレーム表示期間と重複する部分とが含まれる場合には、次の数式2を用いることによって、第2の動きベクトル群の動きベクトルを算出する。ここで、MVn1およびMVn2は隣接する2つのフレームの各々の第1の動きベクトル、MVcmは第2の動きベクトル、KAmは第1係数、KBmは第1係数である。
(数2) MVcm = KAm × MVn1 + KBm × MVn2
すなわち、数式2を用いる場合は、第1の動きベクトル群の二つの動きベクトルに係数を乗じて第2の動きベクトル群の一つの動きベクトルを算出する。
That is, in the frame display period corresponding to one vector in the second motion vector group, at least a portion overlapping with the frame display period corresponding to one motion vector in the first motion vector group serving as the conversion source, When a frame display period corresponding to another motion vector different from the motion vector in the first motion vector group and an overlapping part are included, the motion of the second motion vector group is obtained by using the following Equation 2. Calculate the vector. Here, MVn1 and MVn2 are first motion vectors of two adjacent frames, MVcm is a second motion vector, KAm is a first coefficient, and KBm is a first coefficient.
(Equation 2) MVcm = KAm x MVn1 + KBm x MVn2
That is, when Expression 2 is used, one motion vector of the second motion vector group is calculated by multiplying the two motion vectors of the first motion vector group by a coefficient.

上述のように、第2の動きベクトル群の動きベクトルのうち、第1の動きベクトル群における動きベクトルの変わり目部分の動きベクトルを、数式1ではなく、数式2を用いて算出することにより、出力フレームの動きをより滑らかに表現する動きベクトルに変換できる効果がある。   As described above, by calculating the motion vector at the transition part of the motion vector in the first motion vector group among the motion vectors of the second motion vector group using Formula 2 instead of Formula 1, output is performed. There is an effect that the motion of the frame can be converted into a motion vector that can be expressed more smoothly.

ここで、上記図6に示した24Hzから60Hzへフレームレート変換の例の場合における第2の動きベクトル群の算出方法の一例について説明する。   Here, an example of the second motion vector group calculation method in the case of the frame rate conversion from 24 Hz to 60 Hz shown in FIG. 6 will be described.

まず、上記に説明した第1の動きベクトル群と第2の動きベクトル群とのそれぞれの動きベクトルに対応するフレーム表示期間の重複関係を考慮して、数式1と数式2の何れを用いるかを決定する。   First, in consideration of the overlapping relationship of the frame display periods corresponding to the respective motion vectors of the first motion vector group and the second motion vector group described above, which of Equation 1 and Equation 2 is used? decide.

図6の第2の動きベクトル群のうち、MVc1、MVc2の表示期間は、第1の動きベクトル群のMV1の表示期間に含まれ、MVc4、MVc5の表示期間は、第2の動きベクトル群のMV2の表示期間に含まれる。よって、MVc1、MVc2、MVc4、MVc5の算出には、数式1を用いる。   Of the second motion vector group in FIG. 6, the display period of MVc1 and MVc2 is included in the display period of MV1 of the first motion vector group, and the display period of MVc4 and MVc5 is the second motion vector group. Included in the MV2 display period. Therefore, Formula 1 is used to calculate MVc1, MVc2, MVc4, and MVc5.

図6の第2の動きベクトル群のうち、MVc3の表示期間は、第1の動きベクトル群のMV1の表示期間とMV2の表示期間に跨って重複する。すなわち、MVc3の表示期間には、少なくともMV1の表示期間と重複する部分とMV2の表示期間と重複する部分が存在する。よって、MVc3の算出には、数式2を用いる。   In the second motion vector group of FIG. 6, the display period of MVc3 overlaps the display period of MV1 and the display period of MV2 of the first motion vector group. That is, in the display period of MVc3, there are at least a part overlapping with the display period of MV1 and a part overlapping with the display period of MV2. Therefore, Formula 2 is used to calculate MVc3.

したがって、第2の動きベクトル群の動きベクトルMVc1、MVc2、MVc3、MVc4、MVc5の算出に用いる数式は以下の数式3〜数式7のようになる。ここで、MV1およびMV2は第1の動きベクトル、MVc1〜MVc5は第2の動きベクトル、KA1〜KA5は第1係数、KB3は第2係数である。
(数3)MVc1 = KA1 × MV1
(数4)MVc2 = KA2 × MV1
(数5)MVc3 = KA3 × MV1 + KB3 × MV2
(数6)MVc4 = KA4 × MV2
(数7)MVc5 = KA5 × MV2
なお、第1係数KA1、KA2、KA4、KA5の一例としては、例えば、次の数式8、第1係数KA3および第2係数KB3は次の数式9を用いればよい。ここでf1は第1のフレームレート、f2は第2のフレームレートである。また、TAはMVc3に対応するフレーム表示期間のうち、MV1に対応するフレーム表示期間と重複する期間の長さ、TBはMVc3に対応するフレーム表示期間のうち、MV2に対応するフレーム表示期間と重複する期間の長さを示す。
Therefore, equations used to calculate the motion vectors MVc1, MVc2, MVc3, MVc4, and MVc5 of the second motion vector group are as shown in Equations 3 to 7 below. Here, MV1 and MV2 are first motion vectors, MVc1 to MVc5 are second motion vectors, KA1 to KA5 are first coefficients, and KB3 is a second coefficient.
(Equation 3) MVc1 = KA1 × MV1
(Equation 4) MVc2 = KA2 × MV1
(Equation 5) MVc3 = KA3 x MV1 + KB3 x MV2
(Equation 6) MVc4 = KA4 × MV2
(Equation 7) MVc5 = KA5 × MV2
As an example of the first coefficients KA1, KA2, KA4, and KA5, for example, the following formula 9 may be used for the following formula 8, the first coefficient KA3, and the second coefficient KB3. Here, f1 is the first frame rate and f2 is the second frame rate. TA is the length of the frame display period corresponding to MVc3 and overlaps with the frame display period corresponding to MV1. TB is overlapped with the frame display period corresponding to MV2 among the frame display periods corresponding to MVc3. Indicates the length of the period.

Figure 2009147767
Figure 2009147767

Figure 2009147767
Figure 2009147767

Figure 2009147767

なお、f1=24Hz、f2=60Hzとした例では、第1係数KA1、KA2、KA4、KA5、第1係数KA3および第2係数KB3は、それぞれ次の数式11、数式12に示したとおりとなる。
Figure 2009147767

In the example in which f1 = 24 Hz and f2 = 60 Hz, the first coefficients KA1, KA2, KA4, KA5, the first coefficient KA3, and the second coefficient KB3 are as shown in the following expressions 11 and 12, respectively. .

Figure 2009147767
Figure 2009147767

Figure 2009147767
ここで、数式12においてKA3とKB3とが同じ値になっている理由は、f1=24Hz、f2=60Hzとした例では、図6に示されるようにMVc3に対応するフレームの表示期間とMV1に対応するフレーム表示期間が重複する期間の長さTAと、MVc3に対応するフレームの表示期間とMV2に対応するフレーム表示期間が重複する期間の長さTBとが等しくなるためである。一般的には、数式9、数式10にしたがって、それぞれKA3と、KB3は、算出する動きベクトルに対応するフレームの表示期間と、元となる複数の動きベクトルのそれぞれに対応するフレームの表示期間の重複期間の比率に応じて変えることが望ましい。
Figure 2009147767
Here, the reason why KA3 and KB3 have the same value in Equation 12 is that, in the example in which f1 = 24 Hz and f2 = 60 Hz, as shown in FIG. This is because the length TA of the period in which the corresponding frame display periods overlap is equal to the length TB of the period in which the frame display period corresponding to MV2 overlaps with the display period of the frame corresponding to MVc3. In general, according to Equations 9 and 10, KA3 and KB3 are respectively the frame display period corresponding to the calculated motion vector and the frame display period corresponding to each of the plurality of original motion vectors. It is desirable to change according to the ratio of the overlap period.

また、上述の数式5において、MVc3が2つの第1ベクトルを参照する理由は次の通りである。入力フレームとフレームレート変換後の出力フレームの関係おいて、映像の自然な動きを保持するためには、表示期間が重なるフレーム間の画像の相関関係を高く保つ必要がある。そのためには、出力フレーム表示期間が重なる関係にある全部の入力フレームを参照してフレームの変換を行うことが有効である。同様に動きベクトル変換においても、出力フレーム表示期間が重なる関係にある全部の入力フレームの動きベクトルを参照して変換することで、入力フレームの動きベクトル群と出力フレームの動きベクトル群の相関関係を高く保つことができる。このため、MVc3の変換には2つの第1ベクトルを参照する。   Further, in the above Equation 5, the reason why MVc3 refers to the two first vectors is as follows. In order to maintain the natural motion of the video in the relationship between the input frame and the output frame after the frame rate conversion, it is necessary to maintain a high image correlation between frames with overlapping display periods. For this purpose, it is effective to perform frame conversion with reference to all input frames in which the output frame display periods overlap. Similarly, in the motion vector conversion, the correlation between the motion vector group of the input frame and the motion vector group of the output frame is obtained by referring to the motion vectors of all the input frames having the relationship in which the output frame display periods overlap. Can be kept high. For this reason, two first vectors are referred to for the conversion of MVc3.

さらに、MVc3は2つの第1ベクトルを参照して変換することで、動きベクトルの時間軸上のバラつきを低減することができ、出力フレームの動きをより滑らかに表現する動きベクトルに変換できる効果がある。   In addition, MVc3 can be converted by referring to the two first vectors to reduce the variation in the time axis of the motion vector, which can be converted into a motion vector that expresses the motion of the output frame more smoothly. is there.

以上説明した第2の動きベクトル群の動きベクトルの算出処理を用いることによって、フレームレート変換後の出力フレームにおいて、より滑らかな動きを表現することが可能となる。   By using the motion vector calculation processing of the second motion vector group described above, it is possible to express smoother motion in the output frame after frame rate conversion.

図8は、24Hzと60Hの動きベクトル群の入出力関係を示す図である。   FIG. 8 is a diagram showing the input / output relationship of a motion vector group of 24 Hz and 60H.

本装置の動きベクトルレート変換方法は、自然映像から得られる動きベクトルが、前後フレーム間の相関関係が非常に高いことを利用している。この原理を応用して、60Hz動きベクトル群802は、時間的に近接する1フレーム分または2フレーム分の24Hz動きベクトル群801を用いた線形補間処理を行って変換する。   The motion vector rate conversion method of the present apparatus uses the fact that the correlation between motion frames obtained from natural images is very high. By applying this principle, the 60 Hz motion vector group 802 is converted by performing linear interpolation processing using the 24 Hz motion vector group 801 for one frame or two frames that are temporally close to each other.

例えば、60Hz動きベクトルMVc1(806)は、時間軸上において24Hz動きベクトルMV1(804)にのみ相関関係があると判断し、MV1(804)だけ参照して変換する。MVc2(807)も同様の理由でMV1(804)だけ参照して変換する。60Hz動きベクトルMVc3(808)は、24Hz動きベクトルMV1(804)およびMV2(805)に相関関係があると判断し、この2つ動きベクトルを参照して変換する。60Hz動きベクトルMVc4(809)およびMVc5(810)は、24Hz動きベクトルMV2(805)にのみ相関関係があると判断し、MV2(805)だけ参照して変換する。   For example, the 60 Hz motion vector MVc1 (806) is determined to have a correlation only with the 24 Hz motion vector MV1 (804) on the time axis, and is converted with reference to only MV1 (804). MVc2 (807) is also converted by referring to only MV1 (804) for the same reason. The 60 Hz motion vector MVc3 (808) is determined to have a correlation with the 24 Hz motion vectors MV1 (804) and MV2 (805), and is converted with reference to these two motion vectors. The 60 Hz motion vectors MVc4 (809) and MVc5 (810) are determined to be correlated only with the 24 Hz motion vector MV2 (805), and are converted with reference to only MV2 (805).

24Hz映像2フレーム分の期間Tw(803)は、60Hz映像5フレーム分の期間に相当する。従って、24Hz動きベクトル2フレーム分から60Hz動きベクトル5フレーム分相当を動きベクトル変換処理で出力する必要がある。   A period Tw (803) for two frames of 24 Hz video corresponds to a period of five frames of 60 Hz video. Therefore, it is necessary to output the motion vector conversion process corresponding to 2 frames from 24 Hz motion vectors to 5 frames of 60 Hz motion vectors.

図9は、60Hz動きベクトル変換処理の計算の概念を示す図である。   FIG. 9 is a diagram showing a calculation concept of the 60 Hz motion vector conversion process.

図9(a)は、図7のNO.1(705)、NO.2(706)、NO.4(708)およびNO.5(709)ステップのパラメータを用いた計算手順である。60Hz動きベクトルMVca(803)は、24Hz動きベクトルMV1x(901)と第1係数KAx(802)を乗じて求める。   FIG. 9 (a) is a calculation procedure using the parameters of the NO.1 (705), NO.2 (706), NO.4 (708) and NO.5 (709) steps of FIG. The 60 Hz motion vector MVca (803) is obtained by multiplying the 24 Hz motion vector MV1x (901) and the first coefficient KAx (802).

図9(b)は、図7のNO.3(707)ステップのパラメータを用いた計算手順である。60Hz動きベクトルMVcb(908)は、24Hz動きベクトルMV2x(904)と第1係数KAx(906)を乗じ、24Hz動きベクトルMV3x(905)と第2係数KBx(907)を乗じて、その両者の和を求める。   FIG. 9B is a calculation procedure using the parameters of step NO. 3 (707) in FIG. The 60 Hz motion vector MVcb (908) is multiplied by the 24 Hz motion vector MV2x (904) and the first coefficient KAx (906), multiplied by the 24 Hz motion vector MV3x (905) and the second coefficient KBx (907), and the sum of the two. Ask for.

図10は、フレームと動きベクトルの時間軸上(再生時間軸上)の関係を示す図である。   FIG. 10 is a diagram illustrating a relationship between a frame and a motion vector on the time axis (on the reproduction time axis).

同図では、動きベクトルのレート変換動作の期間Twにおいて、2フレームの24Hz画像から5フレームの60Hz画像を得ることと、2フレーム分の24Hz動きベクトル群から、5フレーム分の60Hz動きベクトル群を得る例を用いて説明する。   In the figure, in the period Tw of the motion vector rate conversion operation, a 60 Hz image of 5 frames is obtained from a 24 Hz image of 2 frames, and a 60 Hz motion vector group of 5 frames is obtained from a 24 Hz motion vector group of 2 frames. This will be described using an example to be obtained.

図6でも説明したように、24Hz動きベクトル群のそれぞれの動きベクトルは、隣接する2つの24Hz映像のフレームを参照して生成する。例えば、MV1(1002)はフレームF1(1000)とフレームF2(1001)を参照して生成する。MV2(1003)においても隣接するフレームF2(1001)とフレームF3を参照して生成する手順は同じである。   As described with reference to FIG. 6, each motion vector of the 24 Hz motion vector group is generated with reference to two adjacent 24 Hz video frames. For example, MV1 (1002) is generated with reference to frame F1 (1000) and frame F2 (1001). In MV2 (1003), the generation procedure is the same with reference to the adjacent frame F2 (1001) and frame F3.

2フレーム分の24Hz動きベクトル群から5フレーム分の60Hz動きベクトル群を得るための参照関係については、図8で説明したのでここでは省略する。   Since the reference relationship for obtaining the 60 Hz motion vector group for 5 frames from the 24 Hz motion vector group for 2 frames has been described with reference to FIG. 8, it is omitted here.

2フレームの24Hz映像から5フレームの60Hz映像を得る手順は次の通りである。まず、期間Twの起点となるフレームF1(1000)は、そのまま60Hz映像のフレームFc1(1004)として出力する。60Hz映像のフレームFc2(1005)からFc5(1008)は、24Hz映像のいずれの表示時間軸にも一致しないため、時間軸上で前後に近接する2つの24Hz映像から所定のアルゴリズムによる内挿フレームを生成して出力する。例えば、60Hz映像のフレームFc2(1005)は、時間軸上で前後に近接するフレームF1(1000)とフレームF2(1001)の2つを参照して内挿フレームを出力する。フレームFc3(1006)からフレームFc5(1008)においても、時間軸上で前後に近接する24Hz映像の2つのフレームを参照する手順は同じである。動きベクトルレート変換では、ベクトル変換係数1009を用いて所定の計算を行うが、その方法は図7および図9で説明したのでここでは省略する。   The procedure for obtaining 5 frames of 60 Hz images from 2 frames of 24 Hz images is as follows. First, the frame F1 (1000) that is the starting point of the period Tw is output as it is as a frame Fc1 (1004) of a 60 Hz video. Frames Fc2 (1005) to Fc5 (1008) of 60 Hz video do not match any display time axis of 24 Hz video, so an interpolation frame by a predetermined algorithm is used from two 24 Hz videos that are close to each other on the time axis. Generate and output. For example, a frame Fc2 (1005) of a 60 Hz video is output as an interpolated frame with reference to two frames F1 (1000) and F2 (1001) that are close to each other on the time axis. In the frames Fc3 (1006) to Fc5 (1008), the procedure for referring to the two frames of the 24-Hz video that are close to each other on the time axis is the same. In the motion vector rate conversion, a predetermined calculation is performed using the vector conversion coefficient 1009. The method has been described with reference to FIGS.

本発明の画像変換装置100の高画質化部103は、フレームレート変換後の60Hz映像と60Hz動きベクトル群を用いて画像変換を行うが、その時に参照される60Hz映像と60Hz動きベクトル群の対応関係は同図に示す通りである。例えば、フレームFc1(1004)は、MVc1(1009)を用いて画像変換を行う。以後同様に、フレームFc2(1005)は、MVc2(1010)、フレームFc3(1006)は、MVc3(1011)、フレームFc4(1007)は、MVc4(1012)、フレームFc5(1008)は、MVc5(1013)を用いて画像変換を行う。   The image quality improvement unit 103 of the image conversion apparatus 100 of the present invention performs image conversion using the 60 Hz video after the frame rate conversion and the 60 Hz motion vector group, and the correspondence between the 60 Hz video and the 60 Hz motion vector group referred to at that time is performed. The relationship is as shown in the figure. For example, the frame Fc1 (1004) performs image conversion using MVc1 (1009). Similarly, the frame Fc2 (1005) is MVc2 (1010), the frame Fc3 (1006) is MVc3 (1011), the frame Fc4 (1007) is MVc4 (1012), the frame Fc5 (1008) is MVc5 (1013) ) To convert the image.

図11は、動きベクトルレート変換部の処理タイミングの一例を示す図である。   FIG. 11 is a diagram illustrating an example of processing timing of the motion vector rate conversion unit.

24Hz動きベクトル群と60Hz動きベクトル群の参照関係は図8で説明した通りである。60Hz動きベクトル群1102の生成は、フレームレート変換部101の動き探索部306が24Hz動きベクトル群1100を検出して出力したタイミングで行う。   The reference relationship between the 24 Hz motion vector group and the 60 Hz motion vector group is as described with reference to FIG. The 60 Hz motion vector group 1102 is generated at the timing when the motion search unit 306 of the frame rate conversion unit 101 detects and outputs the 24 Hz motion vector group 1100.

動きベクトルレート変換の手順においては、タイミング上、過去に入力した24Hz動きベクトルを参照する必要がある。このため24Hz動きベクトルの新規読み出しと同時にその動きベクトルを一時保存用メモリに格納する。   In the procedure of motion vector rate conversion, it is necessary to refer to a 24 Hz motion vector input in the past for timing. For this reason, the motion vector is stored in the temporary storage memory simultaneously with the new reading of the 24 Hz motion vector.

動きベクトルレート変換の動作期間Twを例に説明する。24Hzから60Hzへの動きベクトルレート変換では、1フレーム辺りのベクトル変換処理の最大時間長はTw/5である。   An operation period Tw of motion vector rate conversion will be described as an example. In motion vector rate conversion from 24 Hz to 60 Hz, the maximum time length of vector conversion processing per frame is Tw / 5.

期間Twの最初のサイクルは、24Hz動きベクトルMV1(1103)の入力後に60Hz動きベクトルMVc1(1107)に変換する。また同時にMV1(1103)をメモリ1105に保存する。第2のサイクルは、メモリ1105から動きベクトルを読み出してMVc2(1108)に変換する。第3のサイクルは、MV2(1104)の入力およびメモリ1105から動きベクトルを読み出してMVc3(1109)に変換する。また同時にMV2(1104)をメモリ1106に保存する。第4のサイクルは、メモリ1106から動きベクトルを読み出してMVc4(1110)に変換し、第5のサイクルもメモリ1106から動きベクトルを読み出してMVc5(1111)に変換する。   In the first cycle of the period Tw, the 24 Hz motion vector MV1 (1103) is input and then converted into the 60 Hz motion vector MVc1 (1107). At the same time, MV1 (1103) is stored in the memory 1105. In the second cycle, the motion vector is read from the memory 1105 and converted into MVc2 (1108). In the third cycle, the motion vector is read from the input of the MV2 (1104) and the memory 1105 and converted to MVc3 (1109). At the same time, MV2 (1104) is stored in the memory 1106. In the fourth cycle, the motion vector is read from the memory 1106 and converted into MVc4 (1110), and in the fifth cycle, the motion vector is read from the memory 1106 and converted into MVc5 (1111).

図12は、動きベクトルレート変換部の別構成の一例を示す図である。   FIG. 12 is a diagram illustrating an example of another configuration of the motion vector rate conversion unit.

動きベクトルレート変換において、過去に入力した24Hz動きベクトルを参照して前回サイクルと同一条件の計算を実行する変換サイクルにおいては、変換処理を省略するために、一時保存用メモリ1204へ保存する動きベクトルを、60Hz動きベクトルに変換した後のデータを保存するようにしても良い。   In motion vector rate conversion, a motion vector stored in the temporary storage memory 1204 in order to omit the conversion processing in a conversion cycle in which a calculation under the same conditions as the previous cycle is performed with reference to a previously input 24 Hz motion vector. May be stored after conversion into a 60 Hz motion vector.

例えば、24Hz動きベクトルMV1(1203)から60Hz動きベクトルMVc1(1205)の変換を行った時、このMVc1(1205)を一時保存用のメモリ1204に格納し、次の変換サイクルではメモリ1204から読み出した動きベクトルをそのままMVc2(1206)として使用する。   For example, when a 60 Hz motion vector MVc1 (1205) is converted from a 24 Hz motion vector MV1 (1203), this MVc1 (1205) is stored in the temporary storage memory 1204 and read from the memory 1204 in the next conversion cycle. The motion vector is used as it is as MVc2 (1206).

図13は、本発明の画像変換装置の動作フローを示す図である。   FIG. 13 is a diagram showing an operation flow of the image conversion apparatus of the present invention.

装置に入力する映像の入力フレームレートと装置が出力する映像の出力フレームレートの関係から変換周期FNを設定する。例えば、24Hzから60Hzへの画像および動きベクトルの変換周期は5に設定する(1300)。変換周期内における時間軸上の位置を識別するための周期カウンタFCNTを1に設定する(1301)。   The conversion period FN is set from the relationship between the input frame rate of video input to the apparatus and the output frame rate of video output from the apparatus. For example, the conversion cycle of images and motion vectors from 24 Hz to 60 Hz is set to 5 (1300). A period counter FCNT for identifying a position on the time axis within the conversion period is set to 1 (1301).

以後、FCNTの値に応じて処理を分岐する。   Thereafter, the process branches according to the value of FCNT.

ここで、FCNTが1または4の場合(1302)、隣接する2フレームの24Hz映像をから24Hz動きベクトルMVnを検出する(1303)。次に、動きベクトル変換係数テーブルから第1係数KAnを読み出し(1304)、動きベクトル変換により60H動きベクトルMVcx を出力(1305)した後、24Hz動きベクトルMVnをMVn-1として一時保存用メモリへ保存して、処理1315に移る。   Here, when FCNT is 1 or 4 (1302), a 24 Hz motion vector MVn is detected from 24 Hz video images of two adjacent frames (1303). Next, the first coefficient KAn is read from the motion vector conversion coefficient table (1304), the 60H motion vector MVcx is output (1305) by motion vector conversion, and then the 24 Hz motion vector MVn is stored in the temporary storage memory as MVn-1. Then, the process proceeds to process 1315.

FCNTが2または5の場合(1307)、一時保存用メモリから過去の変換サイクルで使用した24Hz動きベクトルMVn-1を読み出す(1308)。次に、動きベクトル変換係数テーブルから第1係数KAnを読み出し(1321)、動きベクトル変換により60H動きベクトルMVcx を出力(1322)して、処理1315に移る。   When FCNT is 2 or 5 (1307), the 24-Hz motion vector MVn-1 used in the past conversion cycle is read from the temporary storage memory (1308). Next, the first coefficient KAn is read from the motion vector conversion coefficient table (1321), the 60H motion vector MVcx is output (1322) by motion vector conversion, and the process proceeds to processing 1315.

FCNTが3の場合(1309)、隣接する2フレームの24Hz映像をから24Hz動きベクトルMVnを検出する(1310)。次に、一時保存用メモリから過去の変換サイクルで使用した24Hz動きベクトルMVn-1を読み出す(1311)。さらに動きベクトル変換係数テーブルから第1係数KAnの読み出し(1312)と第2係数KBnの読み出し(1313)を行い、動きベクトル変換により60H動きベクトルMVcx を出力(1314)した後、24Hz動きベクトルMVnをMVn-1として一時保存用メモリへ保存(1323)して、処理1315に移る。   When FCNT is 3 (1309), a 24 Hz motion vector MVn is detected from 24 Hz video images of two adjacent frames (1310). Next, the 24-Hz motion vector MVn-1 used in the past conversion cycle is read from the temporary storage memory (1311). Further, the first coefficient KAn is read from the motion vector conversion coefficient table (1312) and the second coefficient KBn is read (1313), and the 60H motion vector MVcx is output (1314) by motion vector conversion, and then the 24 Hz motion vector MVn is output. The MVn-1 is stored in the temporary storage memory (1323), and the process proceeds to processing 1315.

処理1315では、周期カウンタFCNTの全ての状態において、60H動きベクトルMVcxを用いて60Hz映像の高画質化処理を行い、画像変換後の60Hz映像として出力する(1316)。続いて、処理終了判定を行い(1317)、継続(終了しない)ならば、周期カウンタFCNTに1を加算(1318)し、FCNTが変換周期FNよりも大きいか否かの判定を行う(1319)。FCNTが変換周期FNよりも大きい場合は、周期カウンタFCNTを1にリセットして(1320)、処理1302へ戻る。処理1317の処理終了判定で処理終了ならば本装置の動作を終了する。   In the process 1315, in all states of the cycle counter FCNT, the 60H motion vector MVcx is used to perform the image quality improvement processing of the 60 Hz video and output as a 60 Hz video after image conversion (1316). Subsequently, a process end determination is performed (1317), and if it is continued (not terminated), 1 is added to the period counter FCNT (1318), and it is determined whether FCNT is larger than the conversion period FN (1319). . If FCNT is larger than the conversion period FN, the period counter FCNT is reset to 1 (1320), and the process returns to step 1302. If the process end determination in process 1317 is the process end, the operation of this apparatus is ended.

図14は、本発明の画像変換装置の一例を示す図である。   FIG. 14 is a diagram showing an example of the image conversion apparatus of the present invention.

本実施例の画像処理方法は、例えば、入力映像に対してフレームレート変換および超解像変換を実施した後にディスプレイに表示する機能を備えたデジタルテレビに適用可能である。   The image processing method of the present embodiment can be applied to, for example, a digital television that has a function of displaying on a display after performing frame rate conversion and super-resolution conversion on an input video.

同図では、プラズマテレビの構成として説明する。プラズマテレビ1400は、デジタルテレビ放送受信、ネットワーク上に存在するデジタル映像コンテンツのダウンロード、或いはプラズマテレビが録画した映像コンテンツを外部出力する等の動作を制御する映像入出力部1401と、録画した映像コンテンツを保存しておくための映像コンテンツ蓄積部1405と、録画および再生動作を制御する録画再生部1404と、ユーザの操作を受付けるユーザインタフェース部1402と、受付けた動作条件に応じて録画再生部1404に対して録画動作および再生動作のコントロールを行い、再生時には同時にフレームレート変換部1406に対して補間モード信号を送出する制御部1403と、補間モード信号に従ってフレーム周波数のレート変換を行うフレームレート変換部1406と、補間モード信号に従って動きベクトルのレート変換を行う動きベクトルレート変換部1407と、フレームの解像度を上げることにより映像の高画質化を行う超解像変換部1408と、再生される音声を所定の手順で変換する音声信号処理部1410、映像を表示するプラズマパネル1409と、音声を出力するスピーカ1411とで構成する。   In the figure, description will be made as a configuration of a plasma television. The plasma TV 1400 includes a video input / output unit 1401 that controls operations such as receiving digital TV broadcasts, downloading digital video content existing on a network, or outputting video content recorded by a plasma TV, and recorded video content. A video content storage unit 1405 for storing video, a recording / playback unit 1404 for controlling recording and playback operations, a user interface unit 1402 for receiving user operations, and a recording / playback unit 1404 according to the received operating conditions. On the other hand, the controller 1403 controls the recording operation and the reproduction operation, and simultaneously transmits an interpolation mode signal to the frame rate conversion unit 1406 at the time of reproduction, and the frame rate conversion unit 1406 performs the frame frequency rate conversion according to the interpolation mode signal. And rate conversion of motion vectors according to the interpolation mode signal. Motion vector rate conversion unit 1407, super-resolution conversion unit 1408 that improves the image quality by increasing the resolution of the frame, audio signal processing unit 1410 that converts the reproduced audio in a predetermined procedure, A plasma panel 1409 for display and a speaker 1411 for outputting sound are included.

本発明の画像変換処理は、ハードウエアとして実装した形態で実施しても良いし、別途映像信号処理用コントローラを用いていて、他のハードウエア機能と連動したソフトウエアの形態で実施しても良い。また、プラズマ方式のデジタルテレビ以外に、出力画像の高画質化機能を備えた液晶方式のデジタルテレビに適用しても良い。   The image conversion processing of the present invention may be implemented in the form of being implemented as hardware, or may be implemented in the form of software that uses a separate video signal processing controller and is linked to other hardware functions. good. Further, in addition to the plasma type digital television, the present invention may be applied to a liquid crystal type digital television having a function of improving the output image quality.

本発明の画像変換装置100の実施例は、24Hzの映像を60Hzの映像に変換して出力する動作条件を用いて説明を行ったが、本発明の装置の動作は、この条件のみに限定するものではない。映像のフレームレートに関する標準規格は複数存在しており、そのいずれのフレームレートの組み合わせにおいても、本発明の動作手段において実施可能である。   Although the embodiment of the image conversion apparatus 100 of the present invention has been described using the operating conditions for converting a 24 Hz video to a 60 Hz video and outputting it, the operation of the apparatus of the present invention is limited to this condition only. It is not a thing. There are a plurality of standards regarding the frame rate of video, and any combination of the frame rates can be implemented by the operation means of the present invention.

映像フレームレートの組み合わせに関する他の動作条件の例としては、24Hzから60Hz、30Hzから60Hz、50Hzから100Hz、60Hzから120Hz等がある。この他に、映像フレームレートの入力または出力周波数として、映像周波数規格として定義されている23.98Hz、29.97Hz、59.94Hz、119.88Hz等も適用可能である。   Examples of other operating conditions regarding the combination of video frame rates include 24 Hz to 60 Hz, 30 Hz to 60 Hz, 50 Hz to 100 Hz, 60 Hz to 120 Hz, and the like. In addition, 23.98 Hz, 29.97 Hz, 59.94 Hz, 119.88 Hz, and the like defined as the video frequency standard can be applied as the input or output frequency of the video frame rate.

本発明の画像変換装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the image conversion apparatus of this invention. 映像および動きベクトルのレート変換条件の一例を示す図。The figure which shows an example of the rate conversion conditions of an image | video and a motion vector. フレームレート変換部の構成を示す図。The figure which shows the structure of a frame rate conversion part. 高画質化部の構成を示す図。The figure which shows the structure of the image quality improvement part. フレームレート変換部および高画質化部との動き探索の関係を示す図。The figure which shows the relationship of the motion search with a frame rate conversion part and an image quality improvement part. 動きベクトルレート変換動作の概要を示す図。The figure which shows the outline | summary of motion vector rate conversion operation | movement. 動きベクトル変換係数テーブルの一例を示す図。The figure which shows an example of a motion vector conversion coefficient table. 動きベクトルの入出力関係を示す図。The figure which shows the input / output relationship of a motion vector. 動きベクトル変換処理の計算の概念を示す図。The figure which shows the concept of the calculation of a motion vector conversion process. フレームと動きベクトルの時間軸上の関係を示す図。The figure which shows the relationship on the time-axis of a flame | frame and a motion vector. 動きベクトルレート変換部の処理タイミングの一例を示す図。The figure which shows an example of the process timing of a motion vector rate conversion part. 動きベクトルレート変換部の別構成の一例を示す図。The figure which shows an example of another structure of a motion vector rate conversion part. 本発明の画像変換装置の動作フローを示す図。The figure which shows the operation | movement flow of the image conversion apparatus of this invention. 本発明の画像変換装置の一例を示す図。The figure which shows an example of the image conversion apparatus of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

100・・・画像変換装置、101・・・画像入力部、102・・・画像記憶部、103・・・画像レート変換部、104・・・画像補正部、105・・・画像出力部、106・・・動きベクトル検出部、107・・・動きベクトル記憶部、108・・・動きベクトルレート変換部、109・・・入出力フレームレート制御部、110・・・映像1、111・・・映像2、112・・・出力フレームレート値、113・・・入力フレームレート検出部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Image converter, 101 ... Image input part, 102 ... Image storage part, 103 ... Image rate conversion part, 104 ... Image correction part, 105 ... Image output part, 106 ... Motion vector detection unit, 107 ... Motion vector storage unit, 108 ... Motion vector rate conversion unit, 109 ... Input / output frame rate control unit, 110 ... Video 1, 111 ... Video 2, 112 ... Output frame rate value, 113 ... Input frame rate detector

Claims (10)

入力映像に対し動き探索を行って算出した第1の動きベクトル群を用いて、第1のフレームレートの映像を異なる第2のフレームレートの映像に変換するフレームレート変換部と、
前記第1の動きベクトル群を変換して第2の動きベクトル群を生成する動きベクトル変換部と、
前記フレームレート変換部においてフレームレート変換を行った映像に対して、前記動きベクトル変換部において生成した第2の動きベクトル群を用いて高画質化処理を行う高解像度化処理部とを備えることを特徴とする画像変換装置。
Using a first motion vector group calculated by performing a motion search on an input video, a frame rate conversion unit that converts a video with a first frame rate into a video with a different second frame rate;
A motion vector converter that converts the first motion vector group to generate a second motion vector group;
A high-resolution processing unit that performs high-quality image processing on the video that has undergone frame rate conversion in the frame rate conversion unit, using the second motion vector group generated in the motion vector conversion unit. A featured image conversion apparatus.
前記動きベクトル変換部が生成した第2の動きベクトル群には、前記第1の動きベクトル群に含まれる1個の動きベクトルに係数を乗じて生成したベクトルと、前記第1の動きベクトル群に含まれる2個の動きベクトルに2個の係数を乗じて生成したベクトルとが含まれることを特徴とする請求項1に記載の画像変換装置。   The second motion vector group generated by the motion vector conversion unit includes a vector generated by multiplying one motion vector included in the first motion vector group by a coefficient, and the first motion vector group. The image conversion apparatus according to claim 1, further comprising: a vector generated by multiplying two included motion vectors by two coefficients. 前記係数は、第2の動きベクトル群に含まれる動きベクトルに対応するフレームの表示期間と、第1の動きベクトル群に含まれる動きベクトルに対応するフレームの表示期間とが再生時間軸上で重複する期間に応じて異なる値とすることを特徴とする請求項2に記載の画像変換装置。   The coefficient is such that the display period of the frame corresponding to the motion vector included in the second motion vector group overlaps the display period of the frame corresponding to the motion vector included in the first motion vector group on the playback time axis. The image conversion apparatus according to claim 2, wherein a different value is set according to a period of time. 前記フレームレート変換部は、前記第2の動きベクトル群の一つの動きベクトルに対応するフレームの表示期間が、前記第1の動きベクトル群に含まれる二つの動きベクトルのそれぞれに対応する二つのフレームの表示期間に跨って重複する場合には、該二つの動きベクトルのそれぞれに係数を乗じて加算することにより、前記第2の動きベクトル群の一つの動きベクトルを算出することを特徴とする請求項1に記載の画像変換装置。   The frame rate conversion unit includes two frames whose display periods corresponding to one motion vector of the second motion vector group correspond to each of two motion vectors included in the first motion vector group. When the two motion vectors overlap each other during the display period, one motion vector of the second motion vector group is calculated by multiplying and adding each of the two motion vectors by a coefficient. Item 2. The image conversion apparatus according to Item 1. 前記フレームレート変換部は、前記第2の動きベクトル群の一つの動きベクトルに対応するフレームの表示期間に、少なくとも前記第1の動きベクトル群に含まれる複数の動きベクトルのそれぞれに対応する複数のフレームの表示期間との重複部分が含まれる場合には、該複数の動きベクトルのそれぞれに係数を乗じて加算することにより、前記第2の動きベクトル群の一つの動きベクトルを算出することを特徴とする請求項1に記載の画像変換装置。   The frame rate conversion unit includes a plurality of motion vectors corresponding to each of a plurality of motion vectors included in at least the first motion vector group in a display period of a frame corresponding to one motion vector of the second motion vector group. When an overlapping portion with the display period of the frame is included, one motion vector of the second motion vector group is calculated by multiplying and adding each of the plurality of motion vectors by a coefficient. The image conversion apparatus according to claim 1. 映像信号を入力する入力部と、
前記入力部に入力される映像に対し動き探索を行って算出した第1の動きベクトル群を用いて、第1のフレームレートの映像を異なる第2のフレームレートの映像に変換し、前記第1の動きベクトル群を変換して第2の動きベクトル群を生成し、前記第2のフレームレートの映像に対して、前記第2の動きベクトル群を用いて高画質化処理を行う画像処理部と、
前記画像処理部が高画質化処理を行った映像を表示する表示部とを備えることを特徴とする画像表示装置。
An input unit for inputting a video signal;
Using the first motion vector group calculated by performing a motion search on the video input to the input unit, the video of the first frame rate is converted into a video of a different second frame rate, and the first An image processing unit that converts the motion vector group to generate a second motion vector group, and performs an image quality improvement process on the video at the second frame rate using the second motion vector group; ,
An image display device comprising: a display unit that displays a video image that has been subjected to image quality enhancement processing by the image processing unit.
前記画像処理部が生成した第2の動きベクトル群には、前記第1の動きベクトル群に含まれる1個の動きベクトルに係数を乗じて生成したベクトルと、前記第1の動きベクトル群に含まれる2個の動きベクトルに2個の係数を乗じて生成したベクトルとが含まれることを特徴とする請求項6に記載の画像表示装置。   The second motion vector group generated by the image processing unit includes a vector generated by multiplying one motion vector included in the first motion vector group by a coefficient, and the first motion vector group. The image display apparatus according to claim 6, further comprising: a vector generated by multiplying the two motion vectors by two coefficients. 前記係数は、第2の動きベクトル群に含まれる動きベクトルに対応するフレームの表示期間と、第1の動きベクトル群に含まれる動きベクトルに対応するフレームの表示期間とが再生時間軸上で重複する期間に応じて異なる値とすることを特徴とする請求項7に記載の画像表示装置。   The coefficient is such that the display period of the frame corresponding to the motion vector included in the second motion vector group overlaps the display period of the frame corresponding to the motion vector included in the first motion vector group on the playback time axis. The image display device according to claim 7, wherein the image display device has different values depending on a period of time. 前記画像処理部は、前記第2の動きベクトル群の生成において、前記第2の動きベクトル群の一つの動きベクトルに対応するフレームの表示期間が、前記第1の動きベクトル群に含まれる二つの動きベクトルのそれぞれに対応する二つのフレームの表示期間に跨って重複する場合には、該二つの動きベクトルのそれぞれに係数を乗じて加算することにより、前記第2の動きベクトル群の一つの動きベクトルを算出することを特徴とする請求項6に記載の画像表示装置。   In the generation of the second motion vector group, the image processing unit includes two frames in which a display period of a frame corresponding to one motion vector of the second motion vector group is included in the first motion vector group. When overlapping over the display period of two frames corresponding to each of the motion vectors, one of the two motion vectors is added by multiplying each of the two motion vectors by a coefficient. The image display apparatus according to claim 6, wherein a vector is calculated. 前記画像処理部は、前記第2の動きベクトル群の生成において、前記第2の動きベクトル群の一つの動きベクトルに対応するフレームの表示期間に、少なくとも前記第1の動きベクトル群に含まれる複数の動きベクトルのそれぞれに対応する複数のフレームの表示期間との重複部分が含まれる場合には、該複数の動きベクトルのそれぞれに係数を乗じて加算することにより、前記第2の動きベクトル群の一つの動きベクトルを算出することを特徴とする請求項6に記載の画像表示装置。   In the generation of the second motion vector group, the image processing unit includes a plurality of frames included in at least the first motion vector group in a frame display period corresponding to one motion vector of the second motion vector group. In the case where an overlapping portion with a display period of a plurality of frames corresponding to each of the motion vectors is included, each of the plurality of motion vectors is multiplied by a coefficient to be added, thereby adding the second motion vector group. The image display apparatus according to claim 6, wherein one motion vector is calculated.
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JP2014178876A (en) * 2013-03-14 2014-09-25 Toshiba Corp Image processing device, method and program

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