JP2508685B2 - 動き検出回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、映像信号処理に好適な、動き検出回路に関
する。

〔発明の概要〕

本発明は、現フレーム及び先行フレームの対応する画
像のデータを順次比較し、この比較結果をフィールド単
位で累積することにより、映像信号処理モードをフィー
ルド単位で切り換えて、外部ノイズによる誤動作を防止
し、回路規模を小さく、コストを低減するようにしたも
のである。

〔従来の技術〕

現行のMTSC方式では、第３図に白丸で示すように、撮
像側において、奇数フィールドでl₁₁,l₁₃…等の奇数走
査線のみによる走査が行なわれ、偶数フィールドではl
₂₂,l₂₄…等の偶数走査線のみによる走査が行なわれ、１
対の奇数及び偶数フィールドで525本の走査線による１
フレームを構成する2:1インタレース走査が行なわれ
て、各走査線上の画像情報に対応する映像信号が順次伝
送され、受像管等に表示される。

これにより、伝送帯域幅が1/2に節約されている。

また、色副搬送周波数を走査線周波数の半奇数倍、か
つフレーム周波数の半奇数倍に選ぶことにより、第４図
に示すように、フィールド内の隣接走査線間で色副搬送
波の位相が反転するように、かつ隣接フレーム間の同一
走査線上でも反転するようにし、輝度信号に対する色副
搬送波の影響を視覚特性を利用して軽減している。これ
をスペクトルで考えれば、輝度信号のスペクトルと色信
号のスペクトルがインタリーブするように、色副搬送波
周波数が選ばれている。

これにより、輝度信号の所要伝送帯域内に色信号を多
重して伝送することができる。

ところが、上述のインタレース走査の場合、任意の走
査線、例えばl₁₃上の画像情報が受像管の画面に表示さ
れてから、同じ位置に走査線l₃₃上の画像情報が表示さ
れるまでに1/30秒の時間差があるため、その中間に表示
される隣接の走査線l₂₂及びl₂₄の画像情報が視覚滴に干
渉して、インタラインフリッカを生じ、再生画像の垂直
解像度が低下するという問題があった。

このインタラインフリッカは、近時の受像管の高輝度
化につれて、一層目につきやすくなって来た。

上述のインタラインフリッカによる垂直解像度の低下
を回避するためには、第３図に黒丸で示すような、伝送
されて来ない走査線に対応する映像信号を受信側で補間
して、順次走査化すると共に、走査線周波数を現行の公
称15.75kHzの２倍の31.5kHzとして、525本の走査線の画
像情報を1/60秒毎に表示するようにすれば、インタライ
ンフリッカがなくなり、伝送帯域幅を拡大することな
く、垂直解像度が向上する。

走査線（以下の説明では対応する映像信号をも意味す
る）の補間方法としては、第３図の第１〜第３フィール
ド間に水平方向の矢印で示したように、同一フレーム内
または隣接フレームに跨がる２フィールド間で先行フィ
ールドから補間する方法があって、静止画の場合、完全
な補間が可能である。しかしながら、動画の場合、主と
して輪郭部の画質劣化と動きの円滑さの欠除の問題があ
る。

この動画の画像劣化を改善する走査線の補間方法とし
ては、第３図の第４及び第５フィールド間に垂直方向の
矢印で示したように、同一フィールド内で先行走査線か
ら、または先行及び後続走査線から補間する方法があ
る。

更に、静止画部分はフィールド間補間を行ない、動画
部分ではフィールド内補間に切り換えることが考えら
れ、本出願人も、例えば特願昭57−151238号（特開昭59
−40772号）において、このような補間を行なう「倍走
査テレビジョン受像機」を既に提案している。このよう
に、静止画、動画に応じて補間方法を異ならせる場合、
静止画部分か動画部分かの判定回路（動き検出回路）が
必要となる。

また、受信側でNTSC方式の複合映像信号から輝度信号
と色信号とを分解する場合、前述のような信号の性質を
利用して、ライン間またはフレーム間の信号を減算する
と、輝度信号が相殺されて色信号が分離される。逆に加
算すると、色信号が相殺されて輝度信号が分離される。

フレーム間信号処理による輝度信号及び色信号の分離
（Y/C分離）は、時間方向の演算であり、画面の水平・
垂直方向に帯域制限を受けないので、解像度の劣化がな
く、従って静止画に対しては、理想的なY/C分離を行う
ことができる。ただし、動画に対しては、フレーム間の
相関が小さくなるため、画質が劣化する。

一方、ライン間信号処理によるY/C分離は、垂直方向
の演算のため、水平方向の解像度は劣化しないが、垂直
方向の解像度が若干劣化する。ただし、人間の目の視覚
特性から、動画に対しては高い解像度を必要とせず、実
用上は問題ない。

そこで、従来、例えば本出願人による特願昭59−2700
36号（特開昭61−147691号）において、画像の静止画部
分では主にフレーム間Y/C分離を、動画部分では主にラ
イン間Y/C分離を行うことにより、画質劣化を軽減する
と共に、静止画部分のノイズ成分を除去した「輝度信号
・色信号分離装置」が提案されている。この場合も静止
画部分か動画部分かの判定回路（動き検出回路）が必要
となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の動き検出回路は、時間的に連続する２フレーム
の映像信号を画素単位で順次比較して、静止画部分及び
動画部分を検出しており、この検出信号に基いて、映像
信号処理系が静止画モードまたは動画モードに切り換え
られる。

このモード切り換え部分、例えば動画の輪郭部を再生
画面上で目立たないようにするためには、例えばナノ秒
オーダーの高速で映像信号を切り換えることが必要であ
り、例えばECL（エミッタ・カップルド・ロジック）の
ような高速スイッチング装置が用いられる。

ところが、このような高速スイッチング装置は、高価
であると共に、その回路が大規模であり、消費電力も大
きいという問題があった。

また、モード切換に伴うスイッチングノイズが再生画
面に現れないように、これを補正する対策が必要であっ
た。

更に、従来の動き検出回路は、外部ノイズによる誤動
作の虞があり、近傍相関を用いて外部ノイズの影響を排
除する等の対策が必要であった。

そして、このような各種のノイズ対策により、回路が
複雑になり、更にコストが増大するという問題が生ず
る。

かかる点に鑑み、本発明の目的は、映像信号処理系の
高速切換を必要とせず、外部ノイズによる誤動作がな
く、小規模、低コストの動き検出回路を提供するところ
にある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、現フレーム及び先行フレームのそれぞれ対
応する画像のデータを順次比較し、この比較結果をフィ
ールド単位で累積して画像の動き検出データを得るよう
にした動き検出回路である。

〔作 用〕

かかる本発明によれば、映像信号処理モードがフィー
ルド単位で切り換えられて、外部ノイズによる誤動作が
防止され、回路規模が小さくなる。

〔実施例〕

以下、第１図を参照しながら、本発明による動き検出
回路を順次走査化信号処理に適用した一実施例について
説明する。

本発明の一実施例の構成を第１図に示す。

第１図において、NTSC方式の映像信号が入力端子
（１）からＡ−Ｄ変換器（11）に供給される。このＡ−
Ｄ変換器（11）から出力された、例えば８ビットのデジ
タル映像信号が第１のフレームメモリ（12）に供給さ
れ、これに書き込まれる。フレームメモリ（12）から読
み出された映像データがフィールド内補間回路（13）及
びフィールド間補間回路（14）に共通に供給される。両
補間回路（13）及び（14）の出力が切換スイッチ（15）
の固定接点（15m）及び（15s）にそれぞれ供給され、可
動接点（15c）の出力がＤ−Ａ変換器（16）に供給され
る。このＤ−Ａ変換器（16）から出力された順次走査化
アナログ映像信号が、低域フィルタ（17）を介して、出
力端子（２）に導出される。

フレームメモリ（12）の入力側及び出力側から現フレ
ーム及び先行フレームの各映像データが比較回路（21）
に供給され、比較回路（21）の出力、即ち、現フレーム
及び先行フレームの映像データ間の比較結果が、１ビッ
トのフラグとして、第２のフレームメモリ（22）に供給
され、このフラグに対応する映像データが書き込まれる
第１のフレームメモリ（12）のアドレスと同じアドレス
に書き込まれる。この第２のフレームメモリ（22）は、
その容量が小さいため、第１のフレームメモリ（12）と
共に、単一の集積回路基板（ICチップ）に搭載すること
ができる。

フレームメモリ（22）の出力は、例えば抵抗器Ｒとコ
ンデンサＣから成る積分回路（23）を介して、第２の比
較回路（24）の非反転入力端子に供給されて、その反転
入力端子に接続された基準電圧源（25）の電圧と比較さ
れる。スイッチ（26）が積分回路（23）のコンデンサＣ
に並列に接続される。比較回路（24）の出力はＤフリッ
プフロップ（ラッチ）（27）に供給され、ラッチ（27）
の出力が切換スイッチ（15）に制御信号として供給され
る。上述の比較回路（21）〜ラッチ（27）により動き検
出回路が構成される。

（10）はタイミングパルス発生回路であって、端子
（３）及び（４）から供給される水平及び垂直の同期信
号H_sync及びV_syncに基き、これから両フレームメモリ
（12）及び（22）にアドレス信号が供給されると共に、
Ａ−Ｄ変換器（11）、比較回路（21）、両補間回路（1
3），（14）及びＤ−Ａ変換器（16）にそれぞれクロッ
クが供給される。また、タイミングパルス発生回路（1
0）からスイッチ（26）及びラッチ（27）に読み出し垂
直同期信号V_sync（Ｒ）が供給される。

第１図の実施例の動作は次のとおりである。

比較回路（21）においては、Ａ−Ｄ変換器（11）から
の現フレームの映像データD_nと、フレームメモリ（12）
から読み出された先行フレームの映像データD_pの大小が
比較され、ｋを所定値として、 |D_n−D_p|≧ｋの場合に“1"が出力され、 |D_n−D_p|＜ｋの場合に“0"が出力される。

比較回路（21）のフラグ出力は、第１のフレームメモ
リ（12）への現フレームの映像データの書き込みと同期
して、第２のフレームメモリ（22）に書込まれ、映像デ
ータと同期して読み出される。

スイッチ（26）は読み出し垂直同期信号V_sync（Ｒ）
の期間中閉成され、その余の期間は開放される。フレー
ムメモリ（22）から読み出されたフラグ出力が積分され
て、コンデンサＣの端子電圧は時間と共に上昇する。１
フィールド期間の終了直前に、第２の比較回路（24）に
おいて、コンデンサＣの端子電圧と電圧源（25）の基準
電圧とが比較され、両者の大，小関係に応じて、“1"又
は“0"の比較出力がラッチ（27）に供給される。この比
較出力がラッチされるとスイッチ（26）が閉成され、コ
ンデンサＣの電荷が放電されて、積分回路（23）は初期
状態に復帰する。

第２の比較回路（24）から“1"が出力された場合、即
ち、前フレーム及び前々フレームの画素ごとの映像デー
タ間の差が大きい部分が多かった場合、原映像は動画部
分の面積比が、例えば10％より大きいと判定されて、ラ
ッチ（27）の“1"の出力に制御されて、スイッチ（15）
は図示の接続状態とされ、フィールド内で補間処理され
た動画モードの映像データが出力される。

逆に、第２の比較回路（24）から“0"が出力された場
合、即ち、前フレーム及び前々フレームの画素ごとの映
像データ間の差が大きい部分が少なかった場合、原映像
は動画部分の面積比が、例えば10％より小さいと判定さ
れて、ラッチ（27）の“0"の出力に制御されて、スイッ
チ（15）は図示とは逆の接続状態とされ、フィールド間
で補間処理された静止画モードの映像データが出力され
る。

以下、上述の処理がフィールドごとに繰返されて、各
フィールドの入力映像信号に適した補間が行なわれる。

例えば、静止した背景の前に移動体があるような画面
において、画面に対する移動体の面積比が大きい場合、
目の視覚特性から、移動体が注目されて、動画モードに
よる背景の解像度の低下は実用上問題にならない。ま
た、移動体の相対面積が小さい場合は、小さく動く移動
体に対する目の解像度が低いため、静止画モードによる
移動体の画像の「ぼけ」は実用上問題にならない。

上述の実施例によれば、画素ごとの比較結果を累積し
て、１フィールドごとに静止画モードと動画モードとを
判定するうにしたので、映像信号処理モードの切換速度
を大幅に低下させることができて、切換スイッチ（15）
として、CMOSのような廉価で消費電力の小さいデバイス
を使用することができる。また、スイッチ（15）は垂直
ブランキング期間中に切り換えられるので、スイッチン
グノイズが画面に現れることもない。更に、外部ノイズ
の影響は積分回路（23）によって吸収されてしまうの
で、特別に対策する必要がなく、回路規模、コストが低
減される。

なお、読み出し垂直同期信号V_sync（Ｒ）を分周する
等して、スイッチ（26）を２フィールド、即ち、１フレ
ーム周期で閉成させ、比較回路（21）からのフラグがフ
レームごとに積分回路（23）に累積されるようにしても
よい。

次に、第２図を参照しながら、本発明による動き検出
回路を順次走査化信号処理に適用した他の実施例につて
説明する。

本発明の他の実施例の構成を第２図に示す。この第２
図において、第１図に対応する部分には同一の符号を付
して重複説明を省略する。

第２図において、（31）及び（32）は１フィールド遅
延回路、（33）は１走査線分の記憶容量を持つ１ライン
メモリ、（34）及び（35）は1/2走査線分の記憶容量を
持つ1/2ラインメモリであって、Ａ−Ｄ変換器（11）の
出力が第１の１フィールド遅延回路（31）、１ラインメ
モリ（33）、第１の1/2ラインメモリ（34）に共通に供
給される。１フィールド遅延回路（31）の出力が第２の
１フィールド遅延回路（32）及び第２の1/2ラインメモ
リ（35）に共通に供給され、この１フィールド遅延回路
（32）の出力が、Ａ−Ｄ変換器（11）の出力と共に、比
較回路（21）に供給される。本実施例においては、この
比較回路（21）の出力が直接に積分回路（23）に供給さ
れる。

１ラインメモリ（33）の出力が切換スイッチ（15）の
一方の固定接点（15m）に供給され、両1/2ラインメモリ
（34）及び（35）の出力が第２の切換スイッチ（36）の
１対の固定接点（36a）及び（36b）にそれぞれ供給され
る。切換スイッチ（36）の可動接点（36c）は第１の切
換スイッチ（15）の他方の固定接点（15s）に接続され
る。タイミングパルス発生回路（10）から水平同期信号
H_syncに同期した書き込みクロックCK_w及び読み出しクロ
ックCK_rが各ラインメモリ（33）〜（35）に供給される
と共に、水平同期信号H_syncの２倍の周波数の切換制御
信号がスイッチ（36）に供給される。読み出しクロック
CK_rの繰返し周波数は書き込みクロックCK_wのそれの２倍
とされる。

第２図の実施例においては、特公昭60−25949号に詳
説されているように、第１の１フィールド遅延回路（3
1）、両1/2ラインメモリ（34）及び（35）によって、現
フィールド及び先行フィールドの信号の時間軸を1/2に
圧縮し、切換スイッチ（36）により、それらを圧縮され
た走査線期間を単位として、交互に選択して時系列の信
号に変換して、前出第３図の第２及び第３フィールドに
示すように、先行フィールドからの補間信号によって、
倍速・順次走査化されたテレビジョン信号が得られる。
また、１ラインメモリ（33）に書き込まれた現フィール
ドのテレビジョン信号は、上述と同様に、その時間軸が
1/2に圧縮されて読み出され、更に、もう一度同様に読
み出されて、前出第３図の第４フィールドに示すよう
に、同一フィールド内の先行走査線からの補間信号とさ
れる。

なお、１ラインメモリ（33）に代えて、同一フィール
ド内の先行及び後続走査線から補間する回路を設けても
よい。

こうして、フィールド内補間処理及びフィールド間補
間処理による各倍速・線順次化映像データが切換スイッ
チ（15）の各固定接点（15m）及び（15s）にそれぞれ供
給され、第１図の実施例におけると同様に、ラッチ回路
（27）の出力の“1",“0"に応じてフィールド単位で選
択出力される。

第２図の実施例では、第１の１フィールド遅延回路
（31）の入力側、即ち、現フィールドの信号を用いて走
査変換処理を行なっているので、第１図の実施例のよう
に、比較回路（13）の出力側に第２のフレームメモリを
設けてタイミングを揃える必要がなく、動き検出回路の
構成が簡単化される。その余の作用・効果は第１図の実
施例と同様である。

以上詳述したような動き検出回路を前述のような輝度
信号・色信号分離回路に適用するときは、ライン間処理
により分離された輝度信号及び色信号と、フレーム間処
理により分離された輝度信号及び色信号とをそれぞれ混
合する比率がフィールド単位で制御されることになるた
め、混合比回路を低速デバイスにより構成することがで
きて、前述の実施例と同様の作用・効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上詳述のように、本発明によれば、現フレーム及び
先行フレームの画像のデータを順次比較し、この比較結
果をフィールド単位で累積して画像の動きを検出するよ
うにしたので、映像信号処理系のモード制御に低速デバ
イスを使用することができると共に、外部ノイズによる
誤動作がなく、回路規模が小さく、低コストの動き検出
回路が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による動き検出回路の一実施例の構成を
示すブロック図、第２図は本発明の他の実施例の構成を
示すブロック図、第３図及び第４図は本発明の説明に供
する映像信号の概念図である。 （12），（22）はフレームメモリ、（21），（24）は比
較回路、（23）は積分回路、（27）はラッチ、（31），
（32）は１フィールド遅延回路である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】現フレーム及び先行フレームのそれぞれ対
   応する画像のデータを順次比較し、 この比較結果をフィールド単位で累積して上記画像の動
   き検出データを得るようにしたことを特徴とする動き検
   出回路。