JP2013031195A

JP2013031195A - 画像処理装置

Info

Publication number: JP2013031195A
Application number: JP2012188445A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Yoshida; 篤史吉田; Hideki Aiba; 英樹相羽; Tomoyuki Shishido; 智之宍戸
Original assignee: JVCKenwood Corp
Current assignee: JVCKenwood Corp
Priority date: 2012-08-29
Filing date: 2012-08-29
Publication date: 2013-02-07

Abstract

【課題】フレーム生成回路はＯＳＤ信号に関係なく、入力映像信号のみに基づいて補間フレーム信号を生成するため、ＯＳＤ信号を表示させたとき、不自然な補間フレーム信号を生じさせることのない画像処理を行う。
【解決手段】フレーム生成回路５２は、公知の構成により入力映像信号５１の補間フレーム信号を生成する。セレクタ５３は、このフレーム生成回路５２で生成された補間フレーム信号と、入力映像信号５１とを１フレーム周期内で順次に選択してフレーム周波数１２０Ｈｚの信号を出力する。合成回路５４は、セレクタ５３から出力された信号とＯＳＤ信号発生器５５から出力されたＯＳＤ信号とを合成し、合成した信号を出力信号５６として出力する。
【選択図】図３

Description

本発明は画像処理装置に係り、特に高フレームレート出力時におけるＯＳＤ（On Screen Display）挿入方法に関する。

液晶表示装置に代表されるホールド型の表示装置は、フレーム毎の書き込みが行われるまで前フレームの画像を保持し続ける。この特性によって、ホールド型の表示装置は動画ぼけを生じることが知られている。すなわち、ホールド型の表示装置は、フレームの変わり目でのみフレーム画像の更新を行うのに対し、人間の目は動画を滑らかに追うように視線を追従させるため、その差が動画ぼけとして認識される。

上記の動画ぼけを軽減する方法の一つに、フレームレートを上げ、フレームの間隔を短くする方法がある。入力信号のフレームレートに対し、出力信号のフレームレートを上げるためには、新たなフレームを生成する必要がある。その方法としては、動き補償を利用して補間画像を作成する方法が代表的である（例えば、特許文献１参照）。この方法は補間対象の入力画像信号の前フレーム画像と後フレーム画像との間の動きベクトルを検出し、検出された動きベクトルに基づいて前後のフレーム画像から新たな補間フレームを生成する方法である。

特開２００６−３３１１３６号公報

ところで、液晶表示装置においては、ＯＳＤ信号発生器により表示画面にメニュー画面のようなＯＳＤ信号を表示させるようにしているが、特許文献１の液晶表示装置には、ＯＳＤ信号の表示についての言及がない。

本発明は以上の点に鑑みなされたもので、フレーム生成回路はＯＳＤ信号に関係なく、入力映像信号のみに基づいて補間フレーム信号を生成するため、前述したＯＳＤ信号を表示させたときの不自然な補間フレーム信号を生じさせることのない画像処理装置を提供することを目的とする。

本発明は上記の目的を達成するため、入力映像信号の動きベクトルを検出し、その検出した動きベクトルに基づいて前記入力映像信号のフレーム間の補間信号である補間フレーム信号を（Ｎ−１）個（Ｎは２以上の自然数）生成する補間フレーム生成手段と、前記入力映像信号と前記（Ｎ−１）個の補間フレーム信号とを、前記入力映像信号の１フレーム周期内で順次選択して、フレームレートが前記入力映像信号のＮ倍である出力信号を生成する選択手段と、前記入力映像信号とは異なる映像情報の画像信号を生成する画像信号生成手段と、前記選択手段により生成されたフレームレートが前記入力映像信号のＮ倍である出力信号と前記画像信号生成手段から出力された前記画像信号とを合成する合成手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、フレーム生成回路はＯＳＤ信号に関係なく、入力映像信号のみに基づいて補間フレーム信号を生成するため、ＯＳＤ信号を表示させたとき、不自然な補間フレーム信号を生じさせることのない画像処理ができる。

本発明の画像処理装置の第１の実施の形態のブロック図である。本発明の画像処理装置の第２の実施の形態のブロック図である。本発明の画像処理装置の第３の実施の形態のブロック図である。本発明の画像処理装置の第４の実施の形態のブロック図である。本発明の画像処理装置の第５の実施の形態のブロック図である。フレーム生成回路にＯＳＤ信号と映像信号とを合成した信号を入力したときの問題点を説明する図である。不自然な補間フレーム信号が生じる可能性のある画面の一例を示す図である。

以下に、本発明の実施の形態について図面と共に詳細に説明する。

図１は、本発明になる画像処理装置の第１の実施の形態のブロック図を示す。同図に示すように、補間フレームを生成する機能を備えた画像処理装置の一例である。この画像処理装置は、ＯＳＤ信号発生器３３により表示画面にメニュー画面のようなＯＳＤ信号を表示させる場合の画像処理装置である。図１において、周波数６０Ｈｚの入力映像信号３１は、合成回路３２に供給され、ここでＯＳＤ信号発生器３３からのメニュー画面等のＯＳＤ信号と合成されて合成信号となる。合成回路３２から出力された合成信号は、フレーム生成回路３４とセレクタ３５にそれぞれ供給される。

なお、上記の周波数６０Ｈｚは、入力映像信号３１がＮＴＳＣ方式映像信号の場合はフィールド周波数であるが、この画像処理装置をホールド型の表示装置に適用した場合は、一画面の表示周波数であるので、本明細書ではフレーム周波数と呼ぶものとする（以下、同様）。

フレーム合成回路３４は、特許文献１に記載されているように、入力合成信号を遅延して、その入力合成信号に対して互いにｍフレーム（ｍは自然数）異なる一又は二以上の遅延映像信号を得る第１の遅延手段と、入力合成信号と上記の遅延映像信号との相関を検出し、その相関検出結果を出力する相関検出手段と、上記の相関検出結果から得られる複数の動きベクトル候補のうち、参照動きベクトルに基づいて、一方向の動きベクトル候補を動きベクトルとして検出する動きベクトル検出手段と、上記の検出動きベクトルを１フレーム遅延して動きベクトル検出手段へ上記の参照動きベクトルとして供給する第２の遅延手段と、上記の検出動きベクトルに合わせて、入力合成信号と１フレーム遅延合成信号との間に来るであろうフレームを予測し、補間フレーム信号を出力する補間フレーム回路とを有する。

セレクタ３５は、合成回路３２から出力される合成信号と、フレーム生成回路３４から出力される補間フレーム信号とを、元の入力映像信号３１よりも高い周波数で交互に選択して、フレーム周波数１２０Ｈｚの倍速処理した出力信号３６を出力する。この出力信号３６は、入力映像信号３１とＯＳＤ信号との合成信号と、補間フレーム信号とが交互に時系列的に合成された信号である。

しかしながら、この画像処理装置におけるフレーム生成回路３４は、前後フレームから動きベクトルを検出し、それに基づいて補間フレームを生成するため、動きベクトルの検出精度が補間フレームの質に大きく関わることとなる。特に、同一画面上に異なる動きが複数存在するような複雑な映像は、正確な動きベクトルの検出が難しく、不自然な補間フレームを生成することもあり得る。

その一つの例として、テレビのメニュー画面を表示させている際の映像が挙げられる。テレビのメニュー画面は、入力された映像信号に関わらず大半は静止した状態で画面上に映し出される。動きのある映像でメニュー画面を表示させた場合、入力された映像とメニュー画面は異なる動きをしていることとなる。

例えば、図６（ａ）において、ボールが６１、６２、６３で示すように、左から右へ動く様が三枚の連続したフレームではっきりと分かる画像信号の場合は、上記の特許文献１記載の方法により動きベクトルを正しく検出することは難しくない。しかし、図６（ｂ）に示すように、メニュー画面６５によってボール６２が隠されてしまうと、上記の特許文献１記載の方法により動きベクトルを正しく検出することは困難である。正確な動きベクトルが検出されなかった場合、不自然な補間フレームが生成されることとなる。

すなわち、この画像処理装置では、ＯＳＤ信号を表示させているとき、入力映像信号３１がＯＳＤ信号の動きと異なっていて動きの予測が困難な映像、例えば図７に示すように、動きの多いシーンの映像７１の中にＯＳＤ画像７２としてメニューなどを表示している
映像の場合は、フレーム生成回路３４において動きベクトルを正確に検出することが困難なため、不自然な補間フレーム信号を生じる可能性が高い。

そこで、ＯＳＤ信号を表示させたときに不自然な補間フレーム信号を生じさせない方法として、ＯＳＤ表示時には動きベクトルに基づく補間フレーム信号を生成しない、すなわち、入力信号と同様の補間フレームを生成する方法が考えられる。

図２は、本発明になる画像処理装置の第２の実施の形態で、入力信号と同様の補間フレームを生成する方法による画像処理装置の一例のブロック図を示したものである。同図中、図１と同一構成部分には、同一符号を付してある。

図２に示す画像処理装置は、図１に示した画像処理装置と同様に、入力映像信号３１とＯＳＤ信号とを合成回路３２で合成した合成信号と、その合成信号からフレーム生成回路３４で生成される補間フレーム信号の計２つの信号を用意する。

セレクタ４１は、合成回路３２で合成して得た合成信号と、フレーム生成回路３４で生成された補間フレーム信号の一方を選択してセレクタ４２に入力する。セレクタ４２は、合成回路３２で合成して得た合成信号と、セレクタ４１で選択された信号とを１フレーム周期内で順次に選択してフレーム周波数１２０Ｈｚの出力信号４３を出力する。

ここで、メニュー画面などのＯＳＤ信号を表示しない場合、ＯＳＤ信号発生器３３はＯＳＤ信号を出力しないため、合成回路３２で生成される合成信号は入力映像信号３１と等しい。このときは、セレクタ４１は、フレーム生成回路３４で生成された補間フレーム信号を選択する。一方、ＯＳＤ信号を表示する場合は、セレクタ４１は、合成回路３２で得たＯＳＤ信号と入力映像信号３１との合成信号を選択する。

この画像処理装置によれば、ＯＳＤ信号の表示時には動きベクトルに基づく補間フレームを生成しないため、前述したＯＳＤ信号を表示させたときの不自然な補間フレーム信号を生じさせることはない。

図３は、本発明になる画像処理装置の第３の実施の形態で、ＯＳＤを表示させたときに不自然な補間フレームを生じさせない他の例の画像処理装置のブロック図を示したものである。同図において、フレーム周波数６０Ｈｚの入力映像信号５１は、特許文献１記載の構成のフレーム生成回路５２に供給されて補間フレーム信号とされる。セレクタ５３は、このフレーム生成回路５２で生成された補間フレーム信号と、入力映像信号５１とを１フレーム周期内で順次に選択してフレーム周波数１２０Ｈｚの信号を出力する。合成回路５４は、セレクタ５３から出力された信号とＯＳＤ信号発生器５５から出力されたＯＳＤ信号とを合成し、合成した信号を出力信号５６として出力する。

この画像処理装置によれば、フレーム生成回路５２はＯＳＤ信号に関係なく、入力映像信号５１のみに基づいて補間フレーム信号を生成するため、前述したＯＳＤ信号を表示させたときの不自然な補間フレーム信号を生じさせることはない。

図４は、本発明になる画像処理装置の第４の実施の形態のブロック図を示す。本実施の形態の画像処理装置１０は、フレーム周波数６０Ｈｚの入力映像信号１１に対してフレーム周波数１２０Ｈｚの出力信号１６を生成する倍速処理装置で、フレーム生成回路１２、合成回路１３１、１３２、ＯＳＤ信号発生器１４、及びセレクタ１５から構成されている。フレーム生成回路１２は、前記特許文献１記載の構成により入力映像信号１１のフレーム間の補間信号である補間フレーム信号を生成する回路である。ＯＳＤ信号発生器１４は、入力映像信号１１の画像情報とは異なる別画像情報のＯＳＤ信号を発生する。

次に、本実施の形態の動作について説明する。第１の合成回路１３１は、入力映像信号１１とＯＳＤ信号発生器１４から出力されるＯＳＤ信号とを合成し、得られた第１の合成信号をセレクタ１５に供給する。第２の合成回路１３２は、フレーム生成回路１２により生成された補間フレーム信号と、ＯＳＤ信号発生器１４から出力されるＯＳＤ信号とを合成し、得られた第２の合成信号をセレクタ１５に供給する。

ここで、入力映像信号１１及びフレーム補間信号は、それぞれフレーム周波数６０Ｈｚであるので、これらの信号と第１、第２の合成回路１３１、１３２で合成されるＯＳＤ信号も６０Ｈｚであり、よってＯＳＤ信号発生器１４として既存の６０ＨｚのＯＳＤ信号を発生するものを使用することができる。

セレクタ１５は、１フレーム周期内で上記の第１の合成信号と第２の合成信号とを順次に選択して、第１の合成信号と第２の合成信号とが時系列的に合成されたフレーム周波数１２０Ｈｚの倍速処理した信号を出力信号１６として出力する。ここで、この画像処理装置１０では、ＯＳＤ信号と入力信号との合成は、フレーム生成回路１２の後段の第２の合成回路１３２で行うようにしているため、フレーム生成回路１２では、ＯＳＤ信号に関係なく、入力映像信号１１のみに基づいて補間フレーム信号を生成するため、前述したＯＳＤ信号を表示させたときの不自然な補間フレーム信号を生じさせることはなく、ＯＳＤ信号の表示時も動画ぼけの改善効果を得ることができる。

次に、本発明の第５の実施形態について説明する。図５は、本発明になる画像処理装置の第５の実施の形態のブロック図を示す。本実施の形態の画像処理装置２０は、フレーム周波数αＨｚの入力映像信号２１に対してフレーム周波数α×ＮＨｚ（Ｎは２以上の自然数）の出力信号２７を生成するＮ倍速処理装置で、フレーム生成回路２２、リモートコントローラ（以下、リモコン装置）２３、ＯＳＤ信号発生器２４、合成回路２５１、合成回路群２５２、及びセレクタ２６から構成されている。

フレーム生成回路２２は、前記特許文献１記載の構成と同様の構成により入力映像信号２１のフレーム間の補間信号である（Ｎ−１）個の補間フレーム信号からなる補間フレーム信号群を生成する回路である。図５の画像処理装置２０は、α＝６０、Ｎ＝２の場合は、リモコン装置２３以外は図４の画像処理装置１０の構成と同様になる。なお、ＯＳＤ信号発生器２４は、リモコン信号を受信・解析する受信部を備えている。

次に、本実施の形態の動作について説明する。フレーム生成回路２２は、入力映像信号２１を入力として受け、（Ｎ−１）個の補間フレーム信号からなる補間フレーム信号群を生成して合成回路群２５２に供給する。一方、ユーザはメニュー画面等の所望のＯＳＤを表示させるために、リモコン装置２３を操作して、所定のコードのリモコン信号をＯＳＤ信号発生器２４に送信する。ＯＳＤ信号発生器２４は、リモコン装置２３から送信されたリモコン信号を内部の受信部で受信・解析して、受信リモコン信号に対応した情報内容の、周波数αＨｚのＯＳＤ信号を発生する。

合成回路２５１は、入力映像信号２１とＯＳＤ信号発生器２４から出力されたＯＳＤ信号とを合成して第１の合成信号を生成し、その第１の合成信号をセレクタ２６に供給する。また、これと同時に、合成回路群２５２は、フレーム生成回路２２から出力された（Ｎ−１）個の補間フレーム信号のそれぞれと、ＯＳＤ信号発生器２４から出力されたＯＳＤ信号とを合成して（Ｎ−１）個の第２の合成信号群を生成し、その第２の合成信号群をセレクタ２６に供給する。

セレクタ２６は、上記の第１の合成信号と第２の合成信号群とからなる全部でＮ個（Ｎフレーム分）の合成信号を、入力映像信号２１の１フレーム周期内で、順次選択して出力することにより、それらの合成信号が時系列的に合成されたフレーム周波数α×Ｎ（Ｈｚ）の出力信号２７を出力する。

ここで、この画像処理装置２０では、ＯＳＤ信号と入力信号との合成は、フレーム生成回路２２の後段の合成回路群２５２で行うようにしているため、フレーム生成回路２２では、ＯＳＤ信号に関係なく、入力映像信号２１のみに基づいて補間フレーム信号を生成するため、前述したＯＳＤ信号を表示させたときの不自然な補間フレーム信号を生じさせることはなく、ＯＳＤ信号の表示時も動画ぼけの改善効果を得ることができる。また、この画像処理装置２０では、リモコン装置２３によりユーザが所望のタイミングで、所望の情報内容のＯＳＤ信号を発生させて表示させることができる。

上述のように、本発明の第４の実施形態、及び、本発明の第５の実施形態では、入力映像信号とは異なる映像情報の画像信号の表示時も、動画ぼけの改善効果を得ることができ、本発明の第２の実施形態に較べ、動画ぼけの改善効果が期待できる。

また、本発明の第４の実施形態、及び、本発明の第５の実施形態では、本発明の第２の実施形態に較べ、高いフレームレートの画像信号を発生する特別な構成の画像信号発生器を必要とすることないという効果が期待できる。

１０、２０画像処理装置
１１、２１入力映像信号
１２、２２フレーム生成回路
１４、２４ＯＳＤ信号発生器
１５、２６セレクタ
１６、２７出力信号
２３リモートコントローラ（リモコン装置）
１３１、１３２、２５１合成回路
２５２合成回路群

Claims

入力映像信号の動きベクトルを検出し、その検出した動きベクトルに基づいて前記入力映像信号のフレーム間の補間信号である補間フレーム信号を（Ｎ−１）個（Ｎは２以上の自然数）生成する補間フレーム生成手段と、
前記入力映像信号と前記（Ｎ−１）個の補間フレーム信号とを、前記入力映像信号の１フレーム周期内で順次選択して、フレームレートが前記入力映像信号のＮ倍である出力信号を生成する選択手段と、
前記入力映像信号とは異なる映像情報の画像信号を生成する画像信号生成手段と、
前記選択手段により生成されたフレームレートが前記入力映像信号のＮ倍である出力信号と前記画像信号生成手段から出力された前記画像信号とを合成する合成手段と、
を有することを特徴とする画像処理装置。
前記画像信号生成手段により生成される前記入力映像信号とは異なる映像情報の画像信号は、フレームレートが前記入力映像信号のＮ倍であることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。