JP2636372B2 - 動き検出回路 - Google Patents

動き検出回路

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JP2636372B2 JP25763088A JP25763088A JP2636372B2 JP 2636372 B2 JP2636372 B2 JP 2636372B2 JP 25763088 A JP25763088 A JP 25763088A JP 25763088 A JP25763088 A JP 25763088A JP 2636372 B2 JP2636372 B2 JP 2636372B2
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は画像を表わす画像信号間の動きの程度を検出
する動き検出回路に関する。
[従来の技術] 一般にTV画面の様な画面内における画像の動きは、画
像中の物体の移動によるものと、カメラの平行移動によ
る画像全体の一様な移動とに大別される。例えばこの様
な画像を伝送する場合には、伝送路の効率的な利用を目
的として、画像の帯域圧縮が行われている。
画像中の物体の局部的な動きのある部分を動き領域と
して処理し、画像全体の一方向の移動は、動きベクトル
を検出して静止領域として処理し、動き領域には静止領
域よりも強い帯域圧縮を施して伝送する方法は公知であ
り、数多くの動き検出回路が考案され利用されている。
しかしながら、撮像装置の用途によってはこの様な画
像の局部的な動きと画像全体の一方向の移動とを区別せ
ずに動き量の大小が確実に検出できればよい場合があ
る。この様な用途としては防犯装置あるいは特開昭60−
106288号公報に示されている適応Y/C分離装置や順次走
査変換装置の他、医療器で用いられている電子内視鏡装
置を静止画出力として、できるだけ静止した状態を被写
体像を高解像度で表示する(つまり、画順次撮像方式に
於ては色ズレ,像ブレの少ないフレームフリーズを行
い、同時式撮像方式に於てはフィールドフリッカの少な
いフレームフリーズを行なうニーズが強い。
尚、上記面順次撮像方式は、異る波長域の照明光で順
次照明した被写体を順次撮像し、その後合成してカラー
画像化するものであり、同時式とは白色照明のもとでカ
ラーフィルタを用いた撮像手段で一度の撮像でカラー撮
像(画像)を行うものである。
上記の様な動き検出回路としては、前述の特開昭60−
106288号公報に示されている様に、輝度信号のフレーム
間差分信号と、輝度信号の近傍画素差分信号の絶対値の
累積値とから動きの程度を検出するものが考案されてい
る。
しかしなから、上記従来例は、それを構成する場合比
較的コストが高く回路規模も大きくなると共に、必ずし
も精度よく動きの大小を判別できるものではなかった。
このため、本出願人は特願昭63−206949号において、
低コストで実現でき、しかも精度の良い動き検出回路を
提案した。
即、第13図に示すようにこの動き検出回路1は、同時
化されたR,G,B信号がそれぞれ印加される入力端2a,2b,2
cを備えた符号化手段3a,3b,3cは、それぞれ入力信号の
画素差分信号をn値化し、そのn値化に符号化して出力
する。各n値化された出力信号は、概念的には入力信号
の微分出力をn種類の方向ベクトルで近似したものと考
えられる。従って、各入力信号R,G,Bに相関があれば各
信号の方向ベクトルは一致あるいは類似しており、相関
がなければ一致しないかあるいは類似しない。そこで上
記符号化された出力信号に対して各信号を比較手段4で
比較し、さらに定量化手段5により定量化することで動
き量の大小を検出することができ、出力端6から動き量
検出信号7として出力する。
第14図は上記符号化手段3a又は3b又は3c(以下3iで代
表する。ここでi=a又はb又はc)の具体的ブロック
構成を示し、水平方向又は垂直方向で動きを検出する場
合に適用される。
入力信号としてのR,G,B等の画像信号は入力端11を介
し、ローパスフィルタ(LPFと略記)12に入力される。
このLPF12で所定の帯域制限を施し、一方は遅延手段13
を介して、他方は介しないで差分・n値化手段14に入力
される。この遅延手段13は1サンプル周期遅延するもの
で、遅延された画像信号Aと遅延されない画像信号Bと
の2入力信号が差分・n値化手段14に入力され、これら
2つの信号を比較し、その結果によりデコード形式又は
エンコード形式でn値化して出力する。出力された信号
は出力端15を介して比較手段4に入力される。
[発明が解決しようとする問題点] しかし、この関連技術例は、第13図の入力端2a,2b,2c
に入力される画像信号R,G,Bがノイズ成分を含んでいた
場合、LPF12によって高周波のノイズは除去できるが、
低周波のノイズは除去できない。
また、一般に入力端2a,2b,2cに入力される画像信号
は、γ−処理手段を通してあり、γ特性を有している。
つまり、値が小さい信号は伸張され、値の大きな信号な
圧縮された特性となっている。しかし、通常観察する画
像は明るい部分が大半を占めるので、画像間の相関を求
めようとすると、相関の精度を下げる原因となってい
た。
本発明はこのような欠点にかんがみてなされたもの
で、ノイズに対してのS/Nが高く、且つより精度の高い
動き検出を行うことのできる動き検出回路を提供するこ
とを目的とする。
[問題点を解決する手段及び作用] 本発明では第1図(a)又は(b)に示す概念図に示
すように所定のサンプル周期の間隔で近接する画素の差
分を求める差分処理手段21と、差分信号をn値化するn
値化手段22と、動き検出の対象となる複数の連続する画
像に対してその相関を求める相関検出手段23と、相関を
定量化する定量化手段24と、相関検出手段の前段側に設
けられ、低レベルを抑圧する入出力特性を有する非線形
処理手段25とを設けるとにより、ノイズを抑圧してS/N
が高く、且つ精度の高い動き検出を行えるようにしてい
る。
[実施例] 以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。
第2図ないし第5図は本発明の第1実施例に係り、第
2図は第1実施例の構成を示すブロックで示し、第3図
は差分8ビット化処理回路の構成を示し、第4図は非線
形処理を行うROMの入出力特性を示し、第5図は第1実
施例の動作説明のための信号波形を示す。
第2図に示すように第1実施例の動き検出回路31は第
1の入出力端32から入力される例えば8ビットの入力信
号Rはディレイライン34によって、1サンプル周期遅延
された後、差分8ビット化処理回路35に入力されると共
に、ディレイライン34を介することなく入力信号Rは差
分8ビット化処理回路35に入力される。
この差分8ビット化処理回路35は、第3図に示すよう
に減算器36によりクロックCLKの印加に同期して入力信
号Rと遅延されて入力される信号Rdとの差信号を生成す
る。従って、入力信号が8ビットであるので、その差信
号は−255〜+255の範囲の値を取り得る。次に、1ビッ
トシフトダウンすることにより、LSBを除去し、−127〜
+127の範囲の値にする。さらにバイアス値生成回路37
からのバイアス値127を加算器38で加算して0〜+254の
範囲の値にする。
この差分8ビット化処理回路35の8ビット差分信号Ra
は、第4図に示すような非線形の入出力特性を有するRO
M41のアドレス端に印加される。このROM41にはチップセ
レクト信号RDにより、読出された信号が出力される。
第4図に示す入力データはアドレスデータであり、入
力データが中央値(+128)付近の場合(バイアス値で
シフトしてあるので入力信号R,Rdに関しては、これらの
差の絶対値が小さい低レベル域の場合に相当する。)に
は、出力信号は圧縮され、一方差の絶対値が大きい場合
(入力データガ0付近及び+255付近)では、伸張して
出力される。
上記入力信号R又はRdにノイズが含まれる場合、ノイ
ズレベルは一般に低レベルであり、従って差信号におけ
るノイズレベルも小さな範囲となるので、上記ROM41を
通すことにより、ノイズ成分は抑圧され、このROM41か
ら出力される信号RdはS/Nの高い信号データとなる。こ
のROM41の出力信号Rdデータは乗算器42に入力される。
一方、第2の入力信号Gは第2の入力端32′に入力さ
れ、同様の信号処理が行われ、乗算器42に入力される。
この第2の入力信号Gに対する信号処理系について
は“′”を付けて示してある。
上記乗算器42により、ROM41,41′から出力される2つ
の差分信号データRb,Gbの乗算が行われ、その乗算によ
り相関量が検出される。
つまり、一般に2つの関数f(χ),g(χ)の相関の
強さαは、以下の式で表わされる。
一方、入力信号R,Gは差分処理(例えば第1図の符号2
1)により、既に微分処理が施されており、直流レベル
はキャンセルされている。従って、一定時間内(例えば
2秒間)で1番動き量の少ない画像を検出しようとする
場合には、(1)式の分母は無視しても動き検出精度に
は殆ど影響を与えない。
従って、乗算器42による2つの差分信号Rb,Gbデータ
の積により相関が求められることになる。この乗算器42
は、例えばパラレル6ビット×6ビットの高速ディジタ
ル乗算器が使用される。ここまでの信号処理による信号
波形を第5図に示す。この第5図から分るように、ノイ
ズを含む入力信号R,Gは非線形処理を行った後にはノイ
ズ成分が抑圧された差分信号Rb,Gbにされ、このノイズ
成分の少い差分信号Rb,Gbが乗算器42で乗算されてノイ
ズ成分の影響の少い相関値が求められる。
上記乗算器42で求められたサンプリング信号データ間
の相関値はD/Aコンバータ43によってアナログ値に変換
された後、次段の積分回路44に入力される。この積分回
路44によって、(1)式の積分記号に相当する積分動作
を行い、出力端45から動き検出信号として出力される。
以上の一連の信号処理によって、入力信号RとGとの
相関値が定量化され、積分回路44を経て出力される動き
検出信号は、ROM41,41′により低レベルを抑圧する信号
処理を行った後に相関値検出を行っているので、ノイズ
成分の影響の少い高精度の動き検出信号となる。
第6図は本発明の第2実施例の動き検出回路51を示
す。
この第2実施例では、第2図に示す第1実施例におい
て、ROM41,41′の代りに2ビットシフトダウン回路52,5
2′を用いて非線形処理を行うようにしている。その他
は同一の構成であり、同符号で示してある。
上記2ビットシフトダウン回路52,52′は8ビットの
入力信号を2ビットシフトダウンすることにより、6ビ
ットへと変換を行っている。つまり、第7図(a)に示
すように8ビットで入力された信号データは、2ビット
だけダウンシフトして同図(b)に示すように上位ビッ
ト側の6ビットのみにして出力される。この2ビットシ
フトは、シフトレジスタを用いてクロックCLKの印加に
より行われる。
この第2実施例では、第1実施例に比べて簡単な構成
で実現でき、ノイズの影響の少い動き検出を行うことが
できる。
第8図は第2実施例の変形例における非線形処理回路
61を示す。
この非線形処理回路61は、第6図における2ビットシ
フト回路52,52′として用いることができるもので、差
分8ビット化処理回路35(又は35′)の出力端における
上位側6ビットを乗算器42に入力するようにしたもので
ある。
つまり、この変形例では、差分8ビット化処理回路3
5,35′と乗算器42との結線の仕方のみで非線形処理を行
うことができるので、より簡単な構成で耐ノイズ性を有
する動き検出回路を実現できる。
第9図は本発明の第3実施例の動き検出回路71を示
す。
この実施例では、例えば第1実施例において、ディレ
イライン34,34′の前段に逆γ特性のROM72,72′を設
け、入力信号R,Gは各ROM72,72′のアドレス端に印加さ
れるようにしている。
上記逆γ特性のROM72及び72′は、第10図の点線で示
すγ特性に対し、これを45度の傾きの直線で折り返した
実線で示すような逆γの入出力特性に設定してある。従
って、ROM72,72′に入力したγ特性を有する入力信号R
又はGは、それぞれ線形特性に変換されて次段側に出力
される。
この第3実施例によれば、例えば暗い部分と明るい部
分とが混在する画像において、従来は暗い部分が相関値
に対して支配的に寄与して、必ずしも動き検出回路の精
度が高くなかったのに対して、この第3実施例では暗い
部分と明るい部分とが均等に相関値に寄与するので、精
度の良い動き検出を行うことができる。
尚、この第3実施例では、上記ROM72,72′として逆γ
の入出力特性に設定してあるが、第11図に示すようにO
レベルからしきい値Ithに至る入力レベルをノイズ排除
領域Snとして、このしきい値以下の入力信号に対しては
出力がOとなり、これ以上の入力レベルに対しては線形
の入出力関係を示すような入出力特性に設定したもので
もよい。すなわち、γ特性によって、伸張された低レベ
ルの暗い部分のノイズをクリップして排除することによ
り、ノイズの影響の少い高精度の動き検出を行えるよう
にしても良い。
又、上記ROM72,72′の代りに第2実施例又はその変形
例で用いた2ビットシフトダウン回路を用いても良い。
即ち、γ特性によって伸張された暗い部分のノイズを2
ビットシフトダウン回路で排除することにより、第3実
施例と同様の作用効果を得ることができる。
上記各実施例での、入力信号R,Gは1画像を形成する
2つの信号であれば良く、例えば電子内視鏡装置では面
順次のR,G,B信号の2つであれば良い。又、これら面順
次のR,G,B信号をマトリクス回路にて色差信号に変換し
たものであっても良い。又、本出願人による関連技術例
(特願昭63−206949号)のように3つの信号に対しての
動き検出を行う場合にも適用できる。
[発明の効果] 以上述べたように本発明によれば動き検出のための相
関を求める前段即に低レベルを抑圧する特性の非線形処
理手段を設けているので、ノイズの影響を少くでき、精
度の良い動き検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a),(b)は本発明の概念的構成を示すブロ
ック図、第2図ないし第5図は本発明の第1実施例に係
り、第2図は第1実施例の構成を示すブロック図、第3
図は第1実施例を構成する差分8ビット化処理回路の具
体的構成を示すブロック図、第4図は非線形処理手段と
してのROMの非線形の入出力特性を示す特性図、第5図
は第1実施例の各部の波形を示す動作説明図、第6図は
本発明の第2実施例の構成を示すブロック図、第7図は
第2実施例を構成する2ビットシフトダウン回路の動作
説明図、第8図は第2実施例の変形例の一部を示すブロ
ック図、第9図は本発明の第3実施例の構成を示すブロ
ック図、第10図は第3実施例に用いられるROMの入出力
特性を示す特性図、第11図は第10図とは異る入出力特性
を示す特性図、第12図は関連技術例の基本的構成を示す
ブロック図、第13図は第12図に用いられる符号化手段の
構成を示すブロック図である。 21……差分処理手段、22……n値化手段 23……相関検出手段、24……定量化手段 25……非線形処理手段、31……動き検出回路 32,32′……入力端 34,34′……ディレイライン 35,35′……差分8ビット化処理回路 41,41′……ROM、42……乗算器 43……D/Aコンバータ 44……積分回路、45……出力端
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内久保 明伸 東京都渋谷区幡ケ谷2丁目43番2号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 斉藤 克行 東京都渋谷区幡ケ谷2丁目43番2号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 中川 雄大 東京都渋谷区幡ケ谷2丁目43番2号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 笹川 克義 東京都渋谷区幡ケ谷2丁目43番2号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 山下 真司 東京都渋谷区幡ケ谷2丁目43番2号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 長谷川 潤 東京都渋谷区幡ケ谷2丁目43番2号 オ リンパス光学工業株式会社内

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】撮像手段により生成された画像信号に対
    し、所定のサンプリング間隔で、隣接する画素の差分を
    求める手段と、該差分信号をn値化する手段と、連続す
    る複数の画像に対して、その差分信号の相関を求める相
    関検出手段と、該相関検出手段より前段に低レベルを抑
    圧する特性の非線形処理手段を設けたことを特徴とする
    動き検出回路。
JP25763088A 1988-08-20 1988-10-12 動き検出回路 Expired - Fee Related JP2636372B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004328754A (ja) * 2003-04-24 2004-11-18 Micronas Gmbh 第1および第2の信号シーケンスの間の間隔を求める方法および装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2004328754A (ja) * 2003-04-24 2004-11-18 Micronas Gmbh 第1および第2の信号シーケンスの間の間隔を求める方法および装置

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