JP2860702B2 - 動きベクトル検出装置 - Google Patents
動きベクトル検出装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は画像信号の動きベクトル検出技術に関し、カ
メラ一体型VTRの手振れ防止への利用に関するものであ
る。
メラ一体型VTRの手振れ防止への利用に関するものであ
る。
従来、供給された画像を定められた大きさのブロック
に分割し、各ブロックについて、前フレーム画像と現フ
レーム画像との相関によりどの方向にどの程度動いたか
を表す“動きベクトル”を抽出する方法が種々考案され
ている。これらの方法として、動きベクトルを、輝度値
の空間的勾配と時間的勾配から求める勾配法、フーリエ
変換係数の位相項の比率から求める位相相関法、片方の
画像の代表点ももう一方の画像とのフレーム間差分の絶
対値の累積値から求める代表的マッチング手法がある。
これらのうち、ハードウェアの規模が比較的小さく実現
されているのが、MUSEエンコーダーに使用されている代
表点マッチング手法である。
に分割し、各ブロックについて、前フレーム画像と現フ
レーム画像との相関によりどの方向にどの程度動いたか
を表す“動きベクトル”を抽出する方法が種々考案され
ている。これらの方法として、動きベクトルを、輝度値
の空間的勾配と時間的勾配から求める勾配法、フーリエ
変換係数の位相項の比率から求める位相相関法、片方の
画像の代表点ももう一方の画像とのフレーム間差分の絶
対値の累積値から求める代表的マッチング手法がある。
これらのうち、ハードウェアの規模が比較的小さく実現
されているのが、MUSEエンコーダーに使用されている代
表点マッチング手法である。
この代表点マッチング手法を、第２図のように供給さ
れたフレーム画像を４分割し、そのうちの１ブロックに
ついて動きベクトルを求める場合について説明する。ま
ず１ブロックについてｂ×ｃ＝ｐ個の代表点を選び、探
索範囲ｍ画素×ｎ画素の領域においてフレーム間差分の
絶対値 ρd,e（i,j）＝|an d,e（i,j）−an-1 d,e（0,0）｜ を多値で求める。各々の代表点に関しρd,e（i,j）の累
積和 をとり、最小値をとる変位量（i,j）を動きベクトルと
する方法が代表点マッチング手法である。第15図はの概
念を示すものである。この図から理解されるように、フ
レーム間差分（符号Ｉ）の絶対値を求めると、値が０と
なる曲線Ｋを含む差分絶対値データ（符号Ｊ）が得ら
れ、この差分絶対値データを各代表点について累積する
と、曲線Ｋの交点における累積値が最小値となり、この
位置が動きベクトル位置である。すなわち、累積関数ρ
（i,j）は動きベクトル位置（i,j）を中心としたすり鉢
状の形状となる。
れたフレーム画像を４分割し、そのうちの１ブロックに
ついて動きベクトルを求める場合について説明する。ま
ず１ブロックについてｂ×ｃ＝ｐ個の代表点を選び、探
索範囲ｍ画素×ｎ画素の領域においてフレーム間差分の
絶対値 ρd,e（i,j）＝|an d,e（i,j）−an-1 d,e（0,0）｜ を多値で求める。各々の代表点に関しρd,e（i,j）の累
積和 をとり、最小値をとる変位量（i,j）を動きベクトルと
する方法が代表点マッチング手法である。第15図はの概
念を示すものである。この図から理解されるように、フ
レーム間差分（符号Ｉ）の絶対値を求めると、値が０と
なる曲線Ｋを含む差分絶対値データ（符号Ｊ）が得ら
れ、この差分絶対値データを各代表点について累積する
と、曲線Ｋの交点における累積値が最小値となり、この
位置が動きベクトル位置である。すなわち、累積関数ρ
（i,j）は動きベクトル位置（i,j）を中心としたすり鉢
状の形状となる。
しかしながら、入力画像の動きベクトルを検出する際
に、全体に暗い画面や濃度勾配の小さい平坦な画面で
は、２つのフレーム画像間に存在するノイズにより誤動
作しやすい。これは濃度勾配の低い所の代表点に関する
絶対差分値は、ほとんど動き情報をもたず、第４図に示
すようにかえってランダムノイズにより検出すべき動き
ベクトルが探索範囲全体にばらつくように働いてしまう
ためである。この結果動きベクトルの検出精度が大きく
低下するという問題を生ずる。
に、全体に暗い画面や濃度勾配の小さい平坦な画面で
は、２つのフレーム画像間に存在するノイズにより誤動
作しやすい。これは濃度勾配の低い所の代表点に関する
絶対差分値は、ほとんど動き情報をもたず、第４図に示
すようにかえってランダムノイズにより検出すべき動き
ベクトルが探索範囲全体にばらつくように働いてしまう
ためである。この結果動きベクトルの検出精度が大きく
低下するという問題を生ずる。
本発明の目的は代表点付近の濃度勾配値に応じて動き
ベクトル基礎データに重みづけをおこなうことにより、
動きベクトル検出精度を向上させることにある。
ベクトル基礎データに重みづけをおこなうことにより、
動きベクトル検出精度を向上させることにある。
上記問題点を解決するため本発明によれば、供給され
る画像の所定領域について、代表点に関し現在と所定時
間前のフレーム間差分値を得る手段、代表点付近の濃度
勾配値を求める手段と、フレーム間差分値について絶対
値または２乗値を求めて動きベクトル基礎データを得る
手段と、濃度勾配値に応じて動きベクトル基礎データに
重みづけをする手段と、各代表点について、重みづけら
れた動きベクトル基礎データの累積を求め、この累積値
の極値をとる位置から動きベクトルを抽出する手段とを
備えている。
る画像の所定領域について、代表点に関し現在と所定時
間前のフレーム間差分値を得る手段、代表点付近の濃度
勾配値を求める手段と、フレーム間差分値について絶対
値または２乗値を求めて動きベクトル基礎データを得る
手段と、濃度勾配値に応じて動きベクトル基礎データに
重みづけをする手段と、各代表点について、重みづけら
れた動きベクトル基礎データの累積を求め、この累積値
の極値をとる位置から動きベクトルを抽出する手段とを
備えている。
供給された画像の所定領域について、現在と所定時間
前のフレーム間差分値の絶対値または２乗値を求めて動
きベクトル基礎データを得、濃度勾配値に応じて動きベ
クトル基礎データに重みづけをし、各代表点について、
重みづけられた動きベクトル基礎データの累積を求め、
この累積値の極値をとる位置から動きベクトルを抽出す
る。
前のフレーム間差分値の絶対値または２乗値を求めて動
きベクトル基礎データを得、濃度勾配値に応じて動きベ
クトル基礎データに重みづけをし、各代表点について、
重みづけられた動きベクトル基礎データの累積を求め、
この累積値の極値をとる位置から動きベクトルを抽出す
る。
以下図示実施例により本発明の第１の実施例を説明す
る。
る。
第２図に示すように、画面の１つのブロックを取り上
げ、横にｂ列、縦にｃ行の代表点を選択し、探索範囲を
横にｍ画素、縦にｎ画素分設定する。今ｄ列ｅ行目の代
表点の輝度値を前フィールド画像より抽出し、の値をa
n-1 d,e（0,0）としてメモリに記憶しておく。現フィー
ルド画像より代表点の周囲の探索範囲分の画素の輝度値
をan d,e（i,j）とすると、その差分値の絶対値ρ
d,e（i,j）は、 ρd,e（i,j）＝|an d,e（i,j）−an-1 d,e（0,0）｜ ・・・（１） で表される。この式を概念図で説明すると第３図のよう
にρd,e（i,j）＝０となる（i,j）が動きベクトルの候
補で一般に曲線となる。
げ、横にｂ列、縦にｃ行の代表点を選択し、探索範囲を
横にｍ画素、縦にｎ画素分設定する。今ｄ列ｅ行目の代
表点の輝度値を前フィールド画像より抽出し、の値をa
n-1 d,e（0,0）としてメモリに記憶しておく。現フィー
ルド画像より代表点の周囲の探索範囲分の画素の輝度値
をan d,e（i,j）とすると、その差分値の絶対値ρ
d,e（i,j）は、 ρd,e（i,j）＝|an d,e（i,j）−an-1 d,e（0,0）｜ ・・・（１） で表される。この式を概念図で説明すると第３図のよう
にρd,e（i,j）＝０となる（i,j）が動きベクトルの候
補で一般に曲線となる。
しかしながら代表点付近の濃度勾配が小さく２枚のフ
ィールド画像間にランダムノイズが重畳しているときは
ρd,e（i,j）＝０となる（i,j）は第４図のように不確
かなものとなってしまい、とくに濃度勾配値≒０の時に
はρd,e（i,j）＝０となる（i,j）は、探索範囲ｍ×ｎ
の範囲全体に広がってしまう。このためρd,e（i,j）を
累積した後の に多大な影響を与え、結果的に 動きベクトル＝（i,j）｜ρ（i,j）＝min ・・・（３） の検出精度を大きく低下させる。これを解消するため、
代表点付近の平均的濃度勾配値を検出する手段を設け、
代表点毎に差分絶対値あるいは差分２乗値に濃度勾配値
に応じた重みを乗じ、ノイズによる誤動作を軽減したも
のである。
ィールド画像間にランダムノイズが重畳しているときは
ρd,e（i,j）＝０となる（i,j）は第４図のように不確
かなものとなってしまい、とくに濃度勾配値≒０の時に
はρd,e（i,j）＝０となる（i,j）は、探索範囲ｍ×ｎ
の範囲全体に広がってしまう。このためρd,e（i,j）を
累積した後の に多大な影響を与え、結果的に 動きベクトル＝（i,j）｜ρ（i,j）＝min ・・・（３） の検出精度を大きく低下させる。これを解消するため、
代表点付近の平均的濃度勾配値を検出する手段を設け、
代表点毎に差分絶対値あるいは差分２乗値に濃度勾配値
に応じた重みを乗じ、ノイズによる誤動作を軽減したも
のである。
本実施例では濃度勾配値が濃度勾配閾値Ｂ未満のとき
には重みを０に、濃度勾配が濃度勾閾値Ｂ以上のときに
は重みを１とするようにしている。すなわち、 濃度勾配＜Ｂのとき ρd,e（i,j）＝０ 濃度勾配≧Ｂのとき ρd,e（i,j）＝|an d,e（i,j）−an-1 d,e（0,0）｜ ・・・・（４） 第１図は動きベクトル検出器のブロック図である。
には重みを０に、濃度勾配が濃度勾閾値Ｂ以上のときに
は重みを１とするようにしている。すなわち、 濃度勾配＜Ｂのとき ρd,e（i,j）＝０ 濃度勾配≧Ｂのとき ρd,e（i,j）＝|an d,e（i,j）−an-1 d,e（0,0）｜ ・・・・（４） 第１図は動きベクトル検出器のブロック図である。
第１図において、画像信号の供給される入力端子10
は、A/D変換器11、ライン補間器14、ノイズの影響を軽
減するための低域通過フィルタ12、及び、画面全体の輝
度変化の影響を軽減するための高域通過フィルタ13を介
して減算器21の＋入力端子に接続されている。
は、A/D変換器11、ライン補間器14、ノイズの影響を軽
減するための低域通過フィルタ12、及び、画面全体の輝
度変化の影響を軽減するための高域通過フィルタ13を介
して減算器21の＋入力端子に接続されている。
現フィールド信号から代表点を抜き出し記憶する代表
点メモリ18は、前フィールドの代表点を抽出する代表点
メモリ19を介して減算器21に接続される。減算器21およ
び絶対値22は２枚のフィールド間の相関を計算するもの
であり、絶対値器22は、２値化するための比較器26に接
続される。絶対値器22および比較器26はモードスイッチ
39および重みづけスイッチ38を介して加算器23に接続さ
れる。モードスイッチ39は多値か２値かを選択するため
のスイッチであり、重みづけスイッチ38は濃度勾配値に
より０か１かを重みづけるためのスイッチである。加算
器23は累積メモリ24に接続され、これによってρ
d,e（i,j）が累積加算される。累積メモリ24は、動きベ
クトルを検出するための検出器25に接続される。現フィ
ールド画像より代表点付近の平均濃度勾配値を求める濃
度勾配検出器30は濃度勾配メモリ31を介して、前フィー
ルドの濃度勾配値を出力する濃度勾配ラインメモリ32に
接続される。濃度勾配ラインメモリ32は、前フィールド
の濃度勾配を閾値Ｂと比較する比較器33に接続される。
この比較器33は重みづけスイッチ38に接続され、重みづ
けスイッチ38は比較器33の出力に基づいて制御される。
タイミング発生器20は外部より入力したクロックCKおよ
び水平同期信号HD、垂直同期信号VDをカウントしてA/D
変換器11、代表点メモリ18、19、累積メモリ24、検出器
25、濃度勾配検出器30、濃度勾配メモリ31、および濃度
勾配ラインメモリ32等のコントロール信号を生成する。
点メモリ18は、前フィールドの代表点を抽出する代表点
メモリ19を介して減算器21に接続される。減算器21およ
び絶対値22は２枚のフィールド間の相関を計算するもの
であり、絶対値器22は、２値化するための比較器26に接
続される。絶対値器22および比較器26はモードスイッチ
39および重みづけスイッチ38を介して加算器23に接続さ
れる。モードスイッチ39は多値か２値かを選択するため
のスイッチであり、重みづけスイッチ38は濃度勾配値に
より０か１かを重みづけるためのスイッチである。加算
器23は累積メモリ24に接続され、これによってρ
d,e（i,j）が累積加算される。累積メモリ24は、動きベ
クトルを検出するための検出器25に接続される。現フィ
ールド画像より代表点付近の平均濃度勾配値を求める濃
度勾配検出器30は濃度勾配メモリ31を介して、前フィー
ルドの濃度勾配値を出力する濃度勾配ラインメモリ32に
接続される。濃度勾配ラインメモリ32は、前フィールド
の濃度勾配を閾値Ｂと比較する比較器33に接続される。
この比較器33は重みづけスイッチ38に接続され、重みづ
けスイッチ38は比較器33の出力に基づいて制御される。
タイミング発生器20は外部より入力したクロックCKおよ
び水平同期信号HD、垂直同期信号VDをカウントしてA/D
変換器11、代表点メモリ18、19、累積メモリ24、検出器
25、濃度勾配検出器30、濃度勾配メモリ31、および濃度
勾配ラインメモリ32等のコントロール信号を生成する。
第１図のブロック図の中でタイミング発生器20を第５
図を用いて詳細に説明する。タイミング発生器20には基
準となるクロック信号CK40、およびクロック信号を分周
して生成した水平同期信号HD41、垂直同期信号VD42が入
力される。タイミング発生器20では、水平同期信号HD41
をリセット信号として利用しクロックCKでカウントを行
い探索範囲内の横方向アドレスΧADRを生成し、そのキ
ャリーをさらにカウントすることにより横方向ブロック
アドレスΧBLKを生成する。同様に垂直同期信号VDをリ
セット信号として水平同期信号でカウントすることによ
り探索範囲内の縦方向アドレスYADRを生成し、そのキャ
リーをさらにカウントすることにより縦方向ブロックア
ドレスYBLKを生成する。生成したこれらのアドレス信号
のうち探索範囲内のアドレスΧADRとYADRにより、代表
点サンプリングのリード／ライトタイミングや、濃度勾
配を計算するための代表点近傍のサンプリングタイミン
グ、メモリのリセットタイミング、ラインメモリへの転
送タイミング等のタイミング信号を発生する。またブロ
ックアドレスΧBLK、YBLKにより、累積メモリクリアタ
イミング、累積メモリ無効有効信号、動きベクトル検出
タイミング等各種ブロックタイミング信号の発生を行
う。
図を用いて詳細に説明する。タイミング発生器20には基
準となるクロック信号CK40、およびクロック信号を分周
して生成した水平同期信号HD41、垂直同期信号VD42が入
力される。タイミング発生器20では、水平同期信号HD41
をリセット信号として利用しクロックCKでカウントを行
い探索範囲内の横方向アドレスΧADRを生成し、そのキ
ャリーをさらにカウントすることにより横方向ブロック
アドレスΧBLKを生成する。同様に垂直同期信号VDをリ
セット信号として水平同期信号でカウントすることによ
り探索範囲内の縦方向アドレスYADRを生成し、そのキャ
リーをさらにカウントすることにより縦方向ブロックア
ドレスYBLKを生成する。生成したこれらのアドレス信号
のうち探索範囲内のアドレスΧADRとYADRにより、代表
点サンプリングのリード／ライトタイミングや、濃度勾
配を計算するための代表点近傍のサンプリングタイミン
グ、メモリのリセットタイミング、ラインメモリへの転
送タイミング等のタイミング信号を発生する。またブロ
ックアドレスΧBLK、YBLKにより、累積メモリクリアタ
イミング、累積メモリ無効有効信号、動きベクトル検出
タイミング等各種ブロックタイミング信号の発生を行
う。
第６図にΧADR、YADR、ΧBLK、YBLKのアドレスマッピ
ングを示す。
ングを示す。
第７図に各種ブロックタイミングを示す。第７図にお
いて、横線部は累積メモリの内容をクリアするブロック
であり、また斜線部は無効ブロックであり累積加算メモ
リに累積しない。一方、白抜き部は有効ブロックであ
り、累積加算メモリに累積される。縦線部は動きベクト
ル検出ブロックで、前述のブロックで累積したデータか
ら動きベクトルを抽出するタイミングを与える。
いて、横線部は累積メモリの内容をクリアするブロック
であり、また斜線部は無効ブロックであり累積加算メモ
リに累積しない。一方、白抜き部は有効ブロックであ
り、累積加算メモリに累積される。縦線部は動きベクト
ル検出ブロックで、前述のブロックで累積したデータか
ら動きベクトルを抽出するタイミングを与える。
第８図にΧADRやYADRから生成したリード／ライト、
リセット、２倍/1倍のタイミングを示す。
リセット、２倍/1倍のタイミングを示す。
次に第１図において、その動作について説明する。ま
ず画像入力端子10より入力されたアナログ画像信号はA/
D変換器11で８ビット量子化され、ライン補間器14で
は、奇数フィールドと偶数フィールドとの位置関係は上
下に１ライン分すなわち0.5画素分だけずれがあるた
め、第９図のように片側フィールド画像は２ライン分の
直線補間処理にて１ラインが生成される。この時補間は
片側フィールド画像にのみ対しておこなえばよく、外部
から供給されるフィールド奇数／偶数判定信号により補
間をするかしないか決定する。低域フィルタ12および高
域フィルタ13によって不要ノイズが除去され、輝度値an
d,e（i,j）として出力される。ノイズ除去された画像信
号はタイミング発生器20によって生成されたタイミング
で、現フレーム画像の代表点an d,e（0,0）として代表点
メモリ18に一時記憶される。この代表点の輝度値は次の
垂直同期期間に代表点メモリ19に転送され、前フレーム
画像の代表点an-1 d,e（0,0）として減算器21へ出力され
る。このとき代表点メモリ18と代表点メモリ19のアドレ
ス指定や読み出し書き込み指定はタイミング発生器20に
よって行われる。このようにして減算器21には輝度信号
an d,e（i,j）とan-1 d,e（0,0）が入力されて差分が計算
され、次段の絶対値器22により絶対差分値 ρd,e（i,j）＝|an d,e（i,j）−an-1 d,e（0,0）｜ が計算される。この信号は重みづけスイッチ38を通り、
加算器23によって累積メモリ24に累積加算される。
ず画像入力端子10より入力されたアナログ画像信号はA/
D変換器11で８ビット量子化され、ライン補間器14で
は、奇数フィールドと偶数フィールドとの位置関係は上
下に１ライン分すなわち0.5画素分だけずれがあるた
め、第９図のように片側フィールド画像は２ライン分の
直線補間処理にて１ラインが生成される。この時補間は
片側フィールド画像にのみ対しておこなえばよく、外部
から供給されるフィールド奇数／偶数判定信号により補
間をするかしないか決定する。低域フィルタ12および高
域フィルタ13によって不要ノイズが除去され、輝度値an
d,e（i,j）として出力される。ノイズ除去された画像信
号はタイミング発生器20によって生成されたタイミング
で、現フレーム画像の代表点an d,e（0,0）として代表点
メモリ18に一時記憶される。この代表点の輝度値は次の
垂直同期期間に代表点メモリ19に転送され、前フレーム
画像の代表点an-1 d,e（0,0）として減算器21へ出力され
る。このとき代表点メモリ18と代表点メモリ19のアドレ
ス指定や読み出し書き込み指定はタイミング発生器20に
よって行われる。このようにして減算器21には輝度信号
an d,e（i,j）とan-1 d,e（0,0）が入力されて差分が計算
され、次段の絶対値器22により絶対差分値 ρd,e（i,j）＝|an d,e（i,j）−an-1 d,e（0,0）｜ が計算される。この信号は重みづけスイッチ38を通り、
加算器23によって累積メモリ24に累積加算される。
一方高域フィルタ13の出力信号an d,e（i,j）は濃度勾
配検出回路30で水平方向の濃度勾配および垂直方向の濃
度勾配が独立に計算され最終的に濃度勾配が計算され
る。この実施例では、濃度勾配は次式のようにソベール
オペレータによって計算される。
配検出回路30で水平方向の濃度勾配および垂直方向の濃
度勾配が独立に計算され最終的に濃度勾配が計算され
る。この実施例では、濃度勾配は次式のようにソベール
オペレータによって計算される。
水平方向濃度勾配ＤΧ＝｛|an-1 d,e（−hx,−hy）＋2
an-1 d,e（−hx,0）＋an-1 d,e（−hx,−hy）−a
n-1 d,e（hx,−hy）−2an-1 d,e（hx,0）−an-1 d,e（hx,h
y）｜｝ 垂直方向濃度勾配DY＝｛|an-1 d,e（−hx,−hy）＋2a
n-1 d,e（0,−hy）＋an-1 d,e（hx,−hy）−an-1 d,e（−h
x,hy）−2an-1 d,e（0,hx）−an-1 d,e（hx,hy）｜｝ 濃度勾配DV＝ＤΧ＋DY なお、 DV＝SQR（ＤΧ×ＤΧ＋DY×DY） を採用してもよいし、ソベールオペレータの代わりにプ
レウィットオペレータもしくはロバーツオペレータを使
用してもよい。第10図にはソベールオペレータおよびプ
イウイットオペレータの係数の例を示す。
an-1 d,e（−hx,0）＋an-1 d,e（−hx,−hy）−a
n-1 d,e（hx,−hy）−2an-1 d,e（hx,0）−an-1 d,e（hx,h
y）｜｝ 垂直方向濃度勾配DY＝｛|an-1 d,e（−hx,−hy）＋2a
n-1 d,e（0,−hy）＋an-1 d,e（hx,−hy）−an-1 d,e（−h
x,hy）−2an-1 d,e（0,hx）−an-1 d,e（hx,hy）｜｝ 濃度勾配DV＝ＤΧ＋DY なお、 DV＝SQR（ＤΧ×ＤΧ＋DY×DY） を採用してもよいし、ソベールオペレータの代わりにプ
レウィットオペレータもしくはロバーツオペレータを使
用してもよい。第10図にはソベールオペレータおよびプ
イウイットオペレータの係数の例を示す。
濃度勾配検出器30をさらに詳細に第11図を用いて説明
する。S0は高域フィルタ13の出力でフィルタ後の映像信
号であり、S1はタイミング発生器20で発生した横方向ブ
ロックアドレス信号、S3、S4、S5、S6はタイミング発生
器20で発生したサンプリングのタイミングを与えるリー
ド／ライト信号、S7はタイミング発生器20で発生した２
倍・１倍の指定信号、66、76、86、96は２倍または１倍
の乗算器、67、77、87、97は加算器、65、75、85、95は
横方向ブロック数の容易を持ったラインメモリ（第２図
の例でｂ個×（ａ＋２ビット））、S2は横方向カラムア
ドレスおよび縦方向ロウアドレスよりタイミング発生器
20で生成したリセットタイミング信号である。
する。S0は高域フィルタ13の出力でフィルタ後の映像信
号であり、S1はタイミング発生器20で発生した横方向ブ
ロックアドレス信号、S3、S4、S5、S6はタイミング発生
器20で発生したサンプリングのタイミングを与えるリー
ド／ライト信号、S7はタイミング発生器20で発生した２
倍・１倍の指定信号、66、76、86、96は２倍または１倍
の乗算器、67、77、87、97は加算器、65、75、85、95は
横方向ブロック数の容易を持ったラインメモリ（第２図
の例でｂ個×（ａ＋２ビット））、S2は横方向カラムア
ドレスおよび縦方向ロウアドレスよりタイミング発生器
20で生成したリセットタイミング信号である。
例えば第８図に、リセットタイミング、代表点の周囲
のサンプルタイミング、濃度勾配ラインメモリ32への転
送タイミングの例を示す。これらのタイミングは上述の
タイミング発生器20で横方向アドレスΧADR、縦方向ア
ドレスYADRをもとに生成される。
のサンプルタイミング、濃度勾配ラインメモリ32への転
送タイミングの例を示す。これらのタイミングは上述の
タイミング発生器20で横方向アドレスΧADR、縦方向ア
ドレスYADRをもとに生成される。
第11図において、ラインメモリ65、乗算器66、加算器
67、およびスイッチ68では、 an-1 d,e（−hx,−hy）＋２×an-1 d,e（−hx,0） ＋an-1 d,e（−hx,hy） が計算される。ラインメモリ75、乗算器76、加算器77、
およびスイッチ78では、 an-1 d,e（hx,−hy）＋２×an-1 d,e（hx,0） ＋an-1 d,e（hx,hy） が計算される。ラインメモリ85、乗算器86、加算器87、
およびスイッチ88では、 an-1 d,e（−hx,−hy）＋２×an-1 d,e（0,−hy） ＋an-1 d,e（hx,−hy） が計算される。さらにラインメモリ95、乗算器96、加算
器97、およびスイッチ98では、 an-1 d,e（−hx,hy）＋２×an-1 d,e（0,hy） ＋an-1 d,e（hx,hy） が計算される。そして各々ブロックアドレスに対応して
濃度勾配計算用メモリに記憶される。Χ方向の濃度勾配
は計算用メモリ65、75のデータから減算器50、絶対値器
52により差分絶対値を取ることにより、またＹ方向の濃
度勾配は計算用メモリ85、95のデータから減算器51、絶
対値器53により差分絶対値を取ることで求め、最終的に
加算器54によりDV＝ＤΧ＋DYを得て代表的付近の濃度勾
配値として出力する。
67、およびスイッチ68では、 an-1 d,e（−hx,−hy）＋２×an-1 d,e（−hx,0） ＋an-1 d,e（−hx,hy） が計算される。ラインメモリ75、乗算器76、加算器77、
およびスイッチ78では、 an-1 d,e（hx,−hy）＋２×an-1 d,e（hx,0） ＋an-1 d,e（hx,hy） が計算される。ラインメモリ85、乗算器86、加算器87、
およびスイッチ88では、 an-1 d,e（−hx,−hy）＋２×an-1 d,e（0,−hy） ＋an-1 d,e（hx,−hy） が計算される。さらにラインメモリ95、乗算器96、加算
器97、およびスイッチ98では、 an-1 d,e（−hx,hy）＋２×an-1 d,e（0,hy） ＋an-1 d,e（hx,hy） が計算される。そして各々ブロックアドレスに対応して
濃度勾配計算用メモリに記憶される。Χ方向の濃度勾配
は計算用メモリ65、75のデータから減算器50、絶対値器
52により差分絶対値を取ることにより、またＹ方向の濃
度勾配は計算用メモリ85、95のデータから減算器51、絶
対値器53により差分絶対値を取ることで求め、最終的に
加算器54によりDV＝ＤΧ＋DYを得て代表的付近の濃度勾
配値として出力する。
濃度勾配検出器30によって検出された濃度勾配は、タ
イミング発生器で発生したブロックアドレスにしたがっ
て濃度勾配メモリ31に記憶される。しかしながら現フィ
ールドの濃度勾配値がメモリに書き込まれると前フィー
ルドの濃度勾配値は失われてしまうのでメモリ31に記憶
される前に前フィールドの濃度勾配値を濃度勾配ライン
メモリ32に転送し次段の比較器33に入力する。比較器33
では予め設定した閾値Ｂよりも大きいとき比較器の出力
は１となる。比較器33の出力はスイッチ38をコントロー
ルしており、比較器33の出力が１のときには絶対値器22
の出力が加算器23の入力に接続され、累積メモリ24にρ
d,e（i,j）が累積される。逆に閾値Ｂよりも小さい時比
較器33の出力は０となりスイッチ38はアース側に接続し
ρd,e（i,j）は累積されない。
イミング発生器で発生したブロックアドレスにしたがっ
て濃度勾配メモリ31に記憶される。しかしながら現フィ
ールドの濃度勾配値がメモリに書き込まれると前フィー
ルドの濃度勾配値は失われてしまうのでメモリ31に記憶
される前に前フィールドの濃度勾配値を濃度勾配ライン
メモリ32に転送し次段の比較器33に入力する。比較器33
では予め設定した閾値Ｂよりも大きいとき比較器の出力
は１となる。比較器33の出力はスイッチ38をコントロー
ルしており、比較器33の出力が１のときには絶対値器22
の出力が加算器23の入力に接続され、累積メモリ24にρ
d,e（i,j）が累積される。逆に閾値Ｂよりも小さい時比
較器33の出力は０となりスイッチ38はアース側に接続し
ρd,e（i,j）は累積されない。
１フィールド分の画像に関し、これらの一連の計算処
理が完了すると、累積加算メモリ24にはアドレスに対応
したρｎ（i,j）が得られ、検出器25により垂直同期期
間の間にρｎ（i,j）が最大あるいは最小値となる（i,
j）に対応するアドレスを検出し動きベクトルとして出
力する。このとき加算器23、累積加算メモリ24及び検出
器25の書き込みや読み出し制御信号などのタイミングは
タイミング発生器20によってコントロールされる。また
この動きベクトル検出器25は同時に累積値の最大値、最
小値、平均値を検出出力し、後段に接続されるマイコン
等で検出した動きベクトルの信頼性を判定するパラメー
タとして利用される。
理が完了すると、累積加算メモリ24にはアドレスに対応
したρｎ（i,j）が得られ、検出器25により垂直同期期
間の間にρｎ（i,j）が最大あるいは最小値となる（i,
j）に対応するアドレスを検出し動きベクトルとして出
力する。このとき加算器23、累積加算メモリ24及び検出
器25の書き込みや読み出し制御信号などのタイミングは
タイミング発生器20によってコントロールされる。また
この動きベクトル検出器25は同時に累積値の最大値、最
小値、平均値を検出出力し、後段に接続されるマイコン
等で検出した動きベクトルの信頼性を判定するパラメー
タとして利用される。
ここで、連続する２枚のフィールド画像とは、奇数フ
ィールド画像と偶数フィールド画像、あるいは偶数フィ
ールド画像と奇数フィールド画像の組み合わせのこと
で、この組み合わせで動きベクトルを抽出する。また連
続する３枚のフィールド画像のかわりに連続する２枚の
フレーム画像より取り出したフィールド画像を使用して
も良い。この場合は奇数フィールド画像と奇数フィール
ド画像あるいは偶数フィールド画像と偶数フィールド画
像の組み合わせでライン補間器14は不要となる。
ィールド画像と偶数フィールド画像、あるいは偶数フィ
ールド画像と奇数フィールド画像の組み合わせのこと
で、この組み合わせで動きベクトルを抽出する。また連
続する３枚のフィールド画像のかわりに連続する２枚の
フレーム画像より取り出したフィールド画像を使用して
も良い。この場合は奇数フィールド画像と奇数フィール
ド画像あるいは偶数フィールド画像と偶数フィールド画
像の組み合わせでライン補間器14は不要となる。
第12図は本発明の第２の実施例を示し、これは、上記
第１の実施例において説明した動きベクトル検出器を使
用したカメラ一体型VTRの手振れ補正装置である。
第１の実施例において説明した動きベクトル検出器を使
用したカメラ一体型VTRの手振れ補正装置である。
この図において、101はCCDTV信号処理部、102は動き
ベクトル検出器、103は１フィールド前の画像を記憶す
るフィールドメモリあるいは１フレーム前の画像を記憶
するフレームメモリ、104は補正周波数を決定する帯域
フィルタと動きベクトル検出の信頼性を判定処理する動
きベクトル信号処理部、105はフィールドまたはフレー
ムメモリに記憶された画像の一部を拡大し補間する補間
拡大処理部である。
ベクトル検出器、103は１フィールド前の画像を記憶す
るフィールドメモリあるいは１フレーム前の画像を記憶
するフレームメモリ、104は補正周波数を決定する帯域
フィルタと動きベクトル検出の信頼性を判定処理する動
きベクトル信号処理部、105はフィールドまたはフレー
ムメモリに記憶された画像の一部を拡大し補間する補間
拡大処理部である。
CCDTV信号処理部101より出力された輝度信号は動きベ
クトル検出器102に入力され、２枚の連続するフィール
ドあるいはフレーム画像信号より動きベクトルが検出さ
れる。一方CCDTV信号処理部101より出力された輝度信号
および色差信号Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙはフィールドあるい
はフレームメモリ103に記憶され、１フィールドまたは
１フレーム後の遅延後、補間拡大処理部105で部分拡大
される。このとき動きベクトル検出器102で検出された
動きベクトルは、動きベクトル信号処理部104を通して
補間拡大処理部105のコントロール端子に入力され、検
出された手振れ成分である動きベクトルの量だけ補間拡
大処理部105によって上下左右に補正され、手振れの抑
制されたTV画像信号が得られる。
クトル検出器102に入力され、２枚の連続するフィール
ドあるいはフレーム画像信号より動きベクトルが検出さ
れる。一方CCDTV信号処理部101より出力された輝度信号
および色差信号Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙはフィールドあるい
はフレームメモリ103に記憶され、１フィールドまたは
１フレーム後の遅延後、補間拡大処理部105で部分拡大
される。このとき動きベクトル検出器102で検出された
動きベクトルは、動きベクトル信号処理部104を通して
補間拡大処理部105のコントロール端子に入力され、検
出された手振れ成分である動きベクトルの量だけ補間拡
大処理部105によって上下左右に補正され、手振れの抑
制されたTV画像信号が得られる。
なお、デジタル画像の拡大は一般に２のべき乗の単位
で実施されるため、入射画像から切り出された画像は一
般に２倍に補間拡大されて出力される。
で実施されるため、入射画像から切り出された画像は一
般に２倍に補間拡大されて出力される。
第13図は本発明の第３の実施例を示し、これは、上記
第１の実施例において説明した動きベクトル検出器を使
用したカメラ一体型VTRの手振れ補正装置である。
第１の実施例において説明した動きベクトル検出器を使
用したカメラ一体型VTRの手振れ補正装置である。
CCDTV信号処理部201はCCDの垂直電荷転送高速吐き出
しクロック数を制御できる構成となっており、また可変
遅延線202は、それぞれ上下・左右方向の画像の平行移
動を制御できる。CCDTV信号処理部201から出力された画
像の輝度信号は、可変遅延線202を通して動きベクトル
検出器203に入力され、第２の実施例と同様に画像信号
より動きベクトルが検出される。検出された動きベクト
ルは、補正周波数を決定する帯域フィルタと動きベクト
ル検出の信頼性を判定処理する動きベクトル処理部204
に入力処理され、上下方向補正ベクトルはCCDTV信号処
理部201へ、また左右方向補正ベクトルは可変遅延線202
へフィードバック補正され、閉ループサーボとして手振
れが補正される。
しクロック数を制御できる構成となっており、また可変
遅延線202は、それぞれ上下・左右方向の画像の平行移
動を制御できる。CCDTV信号処理部201から出力された画
像の輝度信号は、可変遅延線202を通して動きベクトル
検出器203に入力され、第２の実施例と同様に画像信号
より動きベクトルが検出される。検出された動きベクト
ルは、補正周波数を決定する帯域フィルタと動きベクト
ル検出の信頼性を判定処理する動きベクトル処理部204
に入力処理され、上下方向補正ベクトルはCCDTV信号処
理部201へ、また左右方向補正ベクトルは可変遅延線202
へフィードバック補正され、閉ループサーボとして手振
れが補正される。
第14図は本発明の第４の実施例を示し、これは、上記
第１の実施例において説明した動きベクトル検出器を使
用したカメラ一体型のVTRの手振れ補正装置である。
第１の実施例において説明した動きベクトル検出器を使
用したカメラ一体型のVTRの手振れ補正装置である。
301はCCDTV信号処理部、302は動きベクトル検出器で
あり、第２の実施例と同様にして動きベクトルが検出さ
れる。検出された動きベクトルは、補正周波数を決定す
る帯域フィルタと動きベクトル検出の信頼性を判定処理
する動きベクトル信号処理部303に入力処理される。レ
ンズ305はアクチュエータ306、307によって支持されて
おりレンズの光軸に垂直な方向に２次元的に移動可能で
ある。すなわちレンズ305は、アクチュエータおよび左
右方向アクチュエータに電圧を印加することにより２次
元的に移動する。動きベクトル信号処理部303から出力
された補正ベクトルは上下左右方向それぞれドライバ30
4で増幅されアクチュエータ306、307に補正電圧が印加
されることにより、レンズ305の位置が補正され全体と
してフィードバックループを構成する。
あり、第２の実施例と同様にして動きベクトルが検出さ
れる。検出された動きベクトルは、補正周波数を決定す
る帯域フィルタと動きベクトル検出の信頼性を判定処理
する動きベクトル信号処理部303に入力処理される。レ
ンズ305はアクチュエータ306、307によって支持されて
おりレンズの光軸に垂直な方向に２次元的に移動可能で
ある。すなわちレンズ305は、アクチュエータおよび左
右方向アクチュエータに電圧を印加することにより２次
元的に移動する。動きベクトル信号処理部303から出力
された補正ベクトルは上下左右方向それぞれドライバ30
4で増幅されアクチュエータ306、307に補正電圧が印加
されることにより、レンズ305の位置が補正され全体と
してフィードバックループを構成する。
ただしレンズ部にズーム可能機能がある場合、ズーム
倍率により手振れ補正ループゲインが変わるので、ゲイ
ン補正器308にズーム倍率情報を入力し、ズーム倍率に
反比例したゲインコントロールを行う。
倍率により手振れ補正ループゲインが変わるので、ゲイ
ン補正器308にズーム倍率情報を入力し、ズーム倍率に
反比例したゲインコントロールを行う。
なお上記各実施例においては、フレーム間差分値の絶
対値を求めていたが、これに代え、差分値の２乗値をと
っても同様な効果が得られる。
対値を求めていたが、これに代え、差分値の２乗値をと
っても同様な効果が得られる。
以上のように本発明によれば、動きベクトル基礎デー
タを濃度勾配値により重みづけをして累積を求めている
ために、濃度勾配値の小さい平坦な画面のランダムノイ
ズによる影響を低減することができる。このため動きベ
クトルの検出精度を向上することができる。
タを濃度勾配値により重みづけをして累積を求めている
ために、濃度勾配値の小さい平坦な画面のランダムノイ
ズによる影響を低減することができる。このため動きベ
クトルの検出精度を向上することができる。
またこの動きベクトル検出器を用いて、カメラ一体型
VTRの手振れ補正の動き検出装置が得られる。
VTRの手振れ補正の動き検出装置が得られる。
第１図は本発明の第１の実施例を示すブロック図、 第２図は代表点の位置を示す説明図、 第３図および第４図はランダムノイズがある場合の代表
点マッチング手法を示す概念図、 第５図は第３図のタイミング発生器の詳細なブロック
図、 第６図はアドレスマッピングを示す図、 第７図および第８図は各種のブロックタイミングを示す
図、 第９図はフィールド画像における直線補間処理を示す
図、 第10図は濃度勾配を求めるオペレータの係数の例を示す
図、 第11図は濃度勾配検出器の詳細ブロック図、 第12図は本発明の第２の実施例を示すブロック図、 第13図は本発明の第３の実施例を示すブロック図、 第14図は本発明の第４の実施例を示すブロック図、 第15図は本発明の代表点マッチング手法を示す概念図で
ある。 18……現フィールド代表点メモリ 19……前フィールド代表点メモリ 20……タイミング発生器 21……減算器 22……絶対値器 23……加算器 24……累積加算メモリ 25……動きベクトル検出器 26……比較器 30……濃度勾配検出器 31……現フィールド濃度勾配メモリ 32……前フィールド濃度勾配メモリ 33……比較器
点マッチング手法を示す概念図、 第５図は第３図のタイミング発生器の詳細なブロック
図、 第６図はアドレスマッピングを示す図、 第７図および第８図は各種のブロックタイミングを示す
図、 第９図はフィールド画像における直線補間処理を示す
図、 第10図は濃度勾配を求めるオペレータの係数の例を示す
図、 第11図は濃度勾配検出器の詳細ブロック図、 第12図は本発明の第２の実施例を示すブロック図、 第13図は本発明の第３の実施例を示すブロック図、 第14図は本発明の第４の実施例を示すブロック図、 第15図は本発明の代表点マッチング手法を示す概念図で
ある。 18……現フィールド代表点メモリ 19……前フィールド代表点メモリ 20……タイミング発生器 21……減算器 22……絶対値器 23……加算器 24……累積加算メモリ 25……動きベクトル検出器 26……比較器 30……濃度勾配検出器 31……現フィールド濃度勾配メモリ 32……前フィールド濃度勾配メモリ 33……比較器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−269475（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H04N 5/232
Claims (1)
- 【請求項１】所定領域を所定の大きさのブロックに分割
され、かつ各ブロックについて代表点が定められた画像
について、現在と所定時間前のフレーム間差分値を得る
手段と； 代表点付近の濃度勾配値を求める手段と； 前記フレーム間差分値について絶対値または２乗値を求
めて動きベクトル基礎データを得る手段と； 前記濃度勾配値が所定の閾値を越えたときにこの動きベ
クトル基礎データを有効とし、閾値を越えなかったとき
に動きベクトル基礎データを無効とする手段と； 各代表点について、前記有効とされた動きベクトル基礎
データの各ブロックについての累積を求め、この累積値
の極値をとる位置から動きベクトルを抽出する手段と； を備えることを特徴とする動きベクトル検出装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2275408A JP2860702B2 (ja) | 1990-10-16 | 1990-10-16 | 動きベクトル検出装置 |
| DE69130998T DE69130998T2 (de) | 1990-10-16 | 1991-10-15 | Bewegungsvektorextraktor |
| EP91117568A EP0481421B1 (en) | 1990-10-16 | 1991-10-15 | Moving vector extractor |
| KR1019910018197A KR100232113B1 (ko) | 1990-10-16 | 1991-10-16 | 동벡터검출장치 |
| US07/776,069 US5430479A (en) | 1990-10-16 | 1991-10-16 | Moving vector extractor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2275408A JP2860702B2 (ja) | 1990-10-16 | 1990-10-16 | 動きベクトル検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04151982A JPH04151982A (ja) | 1992-05-25 |
| JP2860702B2 true JP2860702B2 (ja) | 1999-02-24 |
Family
ID=17555084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2275408A Expired - Fee Related JP2860702B2 (ja) | 1990-10-16 | 1990-10-16 | 動きベクトル検出装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5430479A (ja) |
| EP (1) | EP0481421B1 (ja) |
| JP (1) | JP2860702B2 (ja) |
| KR (1) | KR100232113B1 (ja) |
| DE (1) | DE69130998T2 (ja) |
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| JP3860844B2 (ja) * | 1994-05-10 | 2006-12-20 | オリンパス株式会社 | 手ぶれ検出装置及び手ぶれ検出方法 |
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