JP2862700B2

JP2862700B2 - 動き検出装置

Info

Publication number: JP2862700B2
Application number: JP11334691A
Authority: JP
Inventors: 通宮崎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-05-17
Filing date: 1991-05-17
Publication date: 1999-03-03
Anticipated expiration: 2014-03-03
Also published as: JPH04341082A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、映像信号処理システ
ムに利用される動き検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体技術の進歩により、デジタ
ルフレームメモリを用いた３次元画像処理装置が開発さ
れ、テレビジョン画像信号の画質改善が得られるように
なっている。３次元画像処理技術の主なものとして、フ
レーム間の和平均をとることにより画像ノイズを除去す
るノイズリデューサ、フレーム間の和、及び差分をとる
ことによりＮＴＳＣ信号の輝度色（Ｙ／Ｃ）分離回路、
１フィールド前の走査線と現フィールドの走査線を１フ
ィールド期間内に合体して、飛び越し走査を順次走査に
変換する走査線変換器等がある。これらの回路において
は、いずれもフィールド間、あるいはフレーム間の信号
処理を行っており、画像が静画の場合はよいが、動画の
場合はこのような処理をおこなうと、残像や不完全Ｙ／
Ｃ分離、２線ぼけ等の現象が生じる。そこで、通常は、
動画の場合は処理形態を切換えて、フィールド内におけ
る信号処理を行うようにしている。従って、３次元処理
を行う回路にあっては、入力映像信号が動画であるか静
画であるかを判定する動き検出回路が必要となる。

【０００３】一般に、動き検出回路は、画像が動いてい
る場合、フレーム間の差分値が大きくなることを利用し
て画像のフレーム間差分信号の大小によって画像の動き
判定している。

【０００４】ところが、静画であってもＳ／Ｎが悪い場
合は、ノイズ成分により差分値が大きくなり、動画とし
て誤り検出されることもある。しかし、画面上で一部分
でも動いている物体が存在すると、人間の目はこの動く
物体に集中する傾向にあり、先のような誤り検出による
画質低下はさほど目立たないが、全体が静画の場合に上
記のような誤り検出による画質低下が生じるとわずかな
劣化であっても目立つようになる。また文字スクロール
のように信号レベル等の等しい画像信号である場合、動
いている部分があるにもかかわらずフレーム間差分が検
出されないこともあり、動き検出もれを生じることがあ
る。特に、前述した順次走査変換においては、追加され
る走査線が１フィールド前のものであるのに対して、動
き検出は１フレーム前の信号を用いて行われるために、
このような動き検出もれは重大な破綻をまねく危険性が
ある。

【０００５】そこでフレーム間差分から動き検出を行っ
たあと、この動き検出信号を一定期間積分し、その積分
結果からある一定領域内における動き検出結果として取
扱うようにし、動き検出信号の補正を行う方式がある。
図６（Ａ）は、ノイズ成分により誤検出を行いそうにな
った場合、その誤検出を補正することができる回路例を
示している。

【０００６】入力端子２１には、１フレームが５２５本
で構成されるテレビジョン信号が供給される。入力テレ
ビジョン信号は、遅延回路２３（５２５水平期間の遅延
量をもつ）で遅延され、減算器２４に入力される。減算
器２４は、１フレーム期間遅延されたテレビジョン信号
と、現フレームのテレビジョン信号との減算処理を行
い、フレーム間差分信号を得る。このフレーム間差分信
号は、絶対値回路（ＡＢＳ）２５に入力され絶対値がと
られる。絶対値出力は、非線形回路２６に入力される。
非線形回路２６は、同図（Ｂ）に示すように、入力絶対
値Ｘｉがあるしきい値αよりも小さいときは０を出力
し、βよりも大きいときは１を出力する。つまり、フレ
ーム間差分の絶対値が小さい場合は、静画であることを
示す動き検出信号Ｙｉ＝０を出力し、フレーム間差分の
絶対値が大きい場合は、動画であるこを示す動き検出信
号Ｙｉ＝１を出力する。

【０００７】動き検出信号Ｙｉは、領域動き検出回路２
７に入力される。領域動き検出回路２７は、前述したよ
うに全画面にわたって静画の場合、ごくわずかな誤検出
があってもこれによる画質劣化が目立つので、フィール
ド単位の積分結果をもとにして動き検出信号の補正を行
う回路である。同図（Ｃ）は上記領域動き検出回路２７
の構成例を示している。

【０００８】入力端子４１には動き検出信号Ｙｉが入力
される。動き検出信号Ｙｉは、加算機４５、Ｄタイプフ
リップフロップ回路４６により構成される積分器により
積分される。フリップフロップ回路４６は、端子４４か
ら与えられる垂直同期信号Ｖによりフィールド毎にクリ
アされる。積分結果は、非線形回路４７に入力される。
非線形回路４７の特性は、同図（Ｄ）に示すように、積
分値ａｉが任意の値Ａよりも小さいときは静画と判定し
て０を出力し、Ｂよりも大きいときは動画と判定して１
を出力する。非線形回路４７からの出力ｂｉは、垂直同
期でラッチを行うＤタイプフリップフロップ回路４８に
入力される。

【０００９】従ってフリップフロップ回路４８からは、
垂直同期単位つまり１画面単位で領域動き判定信号ｃｉ
が得られることになる。この判定信号ｃｉは、ゲイン調
整回路４３の制御信号として利用される。ゲイン調整回
路４３は、制御信号に応じて動き検出信号Ｙｉの利得を
制御し、最終的な動き検出信号Ｚｉを得ている。

【００１０】つまり、領域動き検出回路２７は、１フィ
ールド内の動き検出信号の積分値をもとにして、積分値
が小さい場合には完全な静画であると判定し動き部分の
動き検出信号Ｙｉのレベルを０に近い値まで下げように
補正し、完全な静画における小さな誤検出による影響を
取り除いている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の動き検
出装置においては、ある領域内での単発的なノイズが生
じた場合は、有効である。しかし、動き検出信号の単純
な積分結果により決定しているので、Ｓ／Ｎが劣化して
いる状態においては、画面の全体的に渡ってノイズが存
在し、これによる誤検出結果がすべて積分されると、そ
の積分結果を無視できなくなる。すると静画を動画と誤
判定するようになる。

【００１２】このような、誤判定を防ぐために、図６
（Ｄ）のしきい値Ｂをさらに大きくすることが考えられ
るが、逆にＳ／Ｎの良好な信号が入力しているときに小
さな物体が動いているような画像であっても、これを完
全静画であるものと誤判定する結果をまねく。

【００１３】また上記の動き検出装置は、フィールド単
位で完全に独立して動画／静画判定を行っているため
に、Ｓ／Ｎの状態によっては、非線形回路内の任意の値
ＡあるいはＢのしきい値付近に収束すると、領域内判定
結果に振れが生じて、ある時は動画、次は静画というよ
うな不安定処理状態になることがある。そこでこの発明
は、動画／静画の判定結果を正確でかつ安定化させるこ
とができる動き検出装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明は、画素単位で
得られる動き検出信号を１フィールドよりも小さい範囲
の２次元画像領域分加算して、その加算出力に非線形特
性を施して出力する２次元動き判定回路と、前記２次元
動き判定回路の出力をフィールド単位で積分する積分手
段と、前記積分手段の出力に非線形特性を施して、少な
くとも１フィールド期間保持する保持手段と、この保持
手段の出力を制御信号として前記動き検出信号の利得を
制御し、この出力を動き判定信号として出力する乗算手
段とを備える。またこの発明は、上記保持手段の出力に
ヒステリシス特性を与える手段を有する。

【００１５】

【作用】上記の手段により、２次元平面内における動き
検出信号の相関性を把握することができる。ノイズ成分
による動き検出信号は離散的に存在する確率が高く、本
来の動画に対する動き検出信号は２次元的には比較的集
中している。従ってこの相関性を利用して２次元平面内
の画素毎に得られる動き検出信号の和を把握することに
より、誤判定がなくなる。また、動き検出信号の積分値
にヒステリシス特性を与えると、判定結果に振れが生
じ、ある時は動画、次は静画というような不安定処理状
態になることが防止される。

【００１６】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。

【００１７】図１（Ａ）はこの発明の一実施例である。
入力端子１１には、フレーム間の差を画素単位でとるこ
とにより得られた動き検出信号Ｙｉが入力される。動き
検出信号Ｙｉは、乗算器１３に入力されるとともに、２
次元動き判定回路１９に入力される。この２次元動き判
定回路１９は、画素単位で得られる動き検出信号を１フ
ィールドよりも十分小さい範囲の２次元画像領域分加算
して、その加算出力に非線形特性を施して出力する回路
である。その具体的構成例は同図（Ｂ）に示されてい
る。

【００１８】この２次元動き判定回路１９の意義は、次
の通りである。一般に、静画の画像信号にノイズ成分が
多いときの動き検出信号は、離散的に存在する確率が高
く、これに対して本来の動画に対する動き検出信号は２
次元的には比較的集中している。従ってこの相関性を利
用して２次元平面内の画素毎に得られる動き検出信号の
和を把握することにより、動き検出信号の誤判定がなく
なる。

【００１９】動き判定回路１９の出力は、加算器１５、
Ｄタイプフリップフロップ回路１６で構成される積分回
路に入力されて１フィールド単位で積分される。この積
分出力は、非線形回路１７に入力されて非線形特性が施
され、ラッチ用のフリップフロップ回路１８に入力され
る、フリップフロップ回路１８は、端子１４から与えら
れる垂直同期信号が到来する毎に非線形回路１７の出力
をラッチする。このラッチ出力は、ヒステリシス回路２
０にてヒステリシス特性が施されたのち乗算器１３の利
得制御信号として用いられる。乗算器１３は、利得制御
信号に応じて端子１１の入力動き検出信号Ｙｉを利得制
御して出力端子１２に最終的な動き検出信号として出力
する。

【００２０】次に、２次元動き判定回路１９について詳
しく説明する。同図（Ｂ）は、２次元動き判定回路１９
の構成例である。入力端子６１に入力した動き検出信号
は、それぞれ１水平期間の遅延量を有する１Ｈ遅延回路
６３、６４にシリーズ入力される。また、１Ｈ遅延回路
６３の入力端子には、単位遅延素子６５〜６８が直列接
続され、出力端子には単位遅延素子６９〜７２が直列接
続され、１Ｈ遅延回路６４の出力端子にも単位遅延素子
７３〜７６が直列接続されている。そして単位遅延素子
６５〜６８の入力、単位遅延素子６８の出力、単位遅延
素子６９〜７２の入力、単位遅延素子７２の出力、単位
遅延素子７３〜７６の入力、単位遅延素子７６の出力は
加算器７７に入力されている。２次元動き判定回路１９
はシステムクロックで動作している。

【００２１】同図（Ｃ）は、加算器７７に入力される動
き検出信号を画素単位で示したパターンであり、動き検
出信号は、２次元的に加算されることがわかる。加算器
７７の出力は、非線形回路７８に入力されて非線形特性
が施され、次の積分回路に入力される。図２（Ａ）は上
記非線形回路７８の特性を示している。ここでは、入力
された和信号、つまり例示するような５×３ドット領域
内の動き検出信号の総和があるしきい値Ｄを越えている
場合は、動き信号に相関性がある（動画）ものと判定し
１を出力し、逆のしきい値Ｃよりも小さい場合は相関無
し（静画）と判定し０を出力する。

【００２２】これにより画像信号のＳ／Ｎの劣化など
で、静画の場合にもノイズによる誤り動き検出信号が得
られても、動き検出信号は比較的離散的に存在するので
上記の領域（１画面に対して十分小さい）では総和が大
きくなることはない。これに対し、小さな物体の動き画
像があった場合は、その動き検出信号は２次元的には比
較的集中しているので、総和は大きくなり確実に動き判
定を得ることができる。このように、動き検出信号が得
られても、これが偽の信号であるか本物の信号であるか
を容易に判定することができる。

【００２３】上記したフリップフロップ回路１６は、端
子１４から与えられる垂直同期信号Ｖによりフィールド
毎にクリアされる。積分結果は、非線形回路１７に入力
される。非線形回路１７の特性は、図２（Ｂ）に示すよ
うに、積分値ａｉがある値Ｅよりも小さい場合は静画と
判定して−１を出力し、この値Ｅを越える場合には静画
でないと判定し＋１を出力する。非線形回路１７からの
出力ｂｉは、垂直同期でラッチを行うＤタイプフリップ
フロップ回路１８に入力される。

【００２４】従ってフリップフロップ回路１８からは、
垂直同期単位つまり１画面単位で領域動き判定信号ｃｉ
が得られることになる。この判定信号ｃｉは、さらにヒ
ステリシス回路２０に入力される。

【００２５】図３（Ａ）はヒステリシス回路２０の具体
的構成例であり、同図（Ｂ）はヒステシス回路２０を構
成する積分回路のフロー処理回路８５における特性、同
図（Ｃ）は出力特性である。

【００２６】端子８１には、フリップフロップ回路１８
からの保持信号が供給される。この保持信号は、加算器
８４、フロー処理回路８５、Ｄタイプフリップフロップ
回路８６により構成される積分回路に入力される。フロ
ー処理回路８５は、積分値の絶対値が同図（Ｂ）に示す
ように０以下、Ｆ以上にならないように制限を行う回路
である。フリップフロップ回路８６から出力される積分
出力は、比較器９０に入力され、選択回路８９から与え
られる基準値と比較される。比較器９０から出力された
出力は、フリップフロップ回路９１に入力されて垂直同
期信号が到来する毎に保持される。このフリップフロッ
プ回路９１の出力が、最終的な制御信号として利用され
る。

【００２７】上記のように得られた領域動き判定による
制御信号ｄｉは、乗算器１３において入力動き検出信号
Ｙｉと乗算され、垂直周期単位で静画判定が行われたと
きのみＹｉの利得を下げるような補正を与える。またこ
の制御信号は、選択回路８９の制御端子にも供給されて
いる。

【００２８】つまり、フリップフロップ回路８６からの
積分結果が、現在比較されている基準信号よりも大きい
場合は、比較器９０の出力が変化するが、次の基準信号
として例えばＲＥＦ１を選択し、逆に小さい場合には次
の基準信号としてＲＥＦ２を選択するように設定されて
いる。これにより、出力端子８３には、同図（Ｃ）にし
めすようなヒステリス特性を持たせることができる。基
準信号ＲＥＦ１とＲＥＦ２とはＲＥＦ１＜ＲＥＦ２の
関係に設定されている。よって、一度しきい値ＲＥＦ２
を越えて（静画でない）１になると、次に積分値が下が
り静画であると判定されるには積分値がＲＥＦ２よりも
小さいＲＥＦ１以下になるまで下がらなければ動画判定
出力が得られないようになっている。これにより、判定
結果に振れが生じ、ある時は動画、次は静画というよう
な不安定処理状態になることが防止される。図４（Ａ）
は、２次元動き判定回路１９の他の実施例である。

【００２９】入力端子１００には動き検出信号Ｙｉが導
入され、非線形回路１０１に供給される。同図（Ｂ）は
非線形回路１０１の２値化処理における特性図である。
非線形回路１０１の出力は、１Ｈ遅延回路１０２、１０
３にシリーズ入力される。１Ｈ遅延回路１０２の入力側
の信号は、直列接続された単位遅延素子１０４、１０５
に入力され、出力側信号は単位遅延素子１０６、１０７
に入力され、また１Ｈ遅延回路１０３の出力は単位遅延
素子１０８、１０９に入力される。そして、単位遅延素
子１０４〜１０９の入力側の信号、及び単位遅延素子１
０５、１０７、１０９の出力信号は、論理回路１１０に
入力される。論理回路１１０においては、２次元的に動
き検出信号の相関判定処理が行われる。

【００３０】図５（Ａ）乃至同図（Ｄ）は、論理回路１
１１の特性を示しており、黒丸は、ｘ１〜ｘ９の信号が
各々１である場合を示している。論理回路１１１では、
中心画素となるｘ５を中心にしてｘ１，ｘ３，ｘ７，ｘ
９の４つの方向のいずれか１つにまとまって１が存在す
るとき、すなわち、まとまって動き検出信号がある場合
は動画と判定して出力端子１１２に１を出力し、逆にい
ずれの方向にもまとまって１が存在しない場合は静画と
判定して０を出力している。この論理判定を実現する回
路例としては、例えば同図（Ｅ）に示すように、アンド
回路１２１〜１２４、オア回路１２５により実現するこ
とができる。

【００３１】上記したようにこの発明によると、フレー
ム差分をもとに検出された動き検出信号に対して、ある
小さな２次元領域内における相関をもとにして動画／静
画の判定を行う。この判定結果からまとまって存在する
動き検出信号は、１画面単位で積分され、この積分値が
小さいときには入力された映像信号は完全な静画である
と判定し、動きと判定された動き信号を静画側に補正す
るようにしている。これにおり小さな動画体があっても
これを静画側として誤補正することはなく、完全な静画
における小さな誤検出成分も取り除くことができる。ま
た、領域動き検出信号に対してヒステリシス特性を与え
ることにより、判定結果に対して安定性を与えることが
できる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明は、動画／
静画の判定結果を正確でかつ安定化されたものとするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示すブロック図、一部の
詳細回路図、及び動作説明図。

【図２】図１の回路の特性を示す説明図。

【図３】図１のヒステリシス回路の詳細な回路図及びそ
の特性説明図。

【図４】この発明に係わる２次元動き判定回路の他の実
施例を示す図及びその特性説明図。

【図５】図４の論理回路の動作説明図とその回路例を示
す図。

【図６】従来の動き検出装置を説明するための図であ
り、同図（Ａ）は回路構成図、同図（Ｂ）は非線形回路
の特性図、同図（Ｃ）は領域動き検出回路の構成図、同
図（Ｄ）はその特性説明図。

【符号の説明】

１３…乗算器、１５…加算器、１６、１８…フリップフ
ロップ回路、１７…非線形回路、２０…ヒステリシス回
路。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】映像信号の被写体像の動きを検出して動
き検出信号を発生する動き検出手段と、画素単位で得られる前記動き検出信号を１フィールドよ
りも小さい範囲の２次元画像領域分加算して、その加算
出力に非線形特性を施して出力する２次元動き判定回路
と、前記２次元動き判定回路の出力をフィールド単位で積分
する積分手段と、前記積分手段の出力に非線形特性を施して、少なくとも
１フィールド期間保持する保持手段と、この保持手段の出力を制御信号として前記動き検出信号
の利得を制御し、この出力を動き判定信号として出力す
る乗算手段とを具備したことを特徴とする動き検出装
置。
【請求項２】映像信号の被写体像の動きを検出して動
き検出信号を発生する動き検出手段と、画素単位で得られる前記動き検出信号を１フィールドよ
りも小さい範囲の２次元画像領域分加算して、その加算
出力に非線形特性を施して出力する２次元動き判定回路
と、前記２次元動き判定回路の出力をフィールド単位で積分
する積分手段と、前記積分手段の出力に非線形特性を施して、少なくとも
１フィールド期間保持する保持手段と、この保持手段の出力に対してヒステリシス特性を与えて
出力するヒステリシス手段と、このヒステリシス手段から得られた出力を制御信号とし
て前記動き検出信号の利得を制御し、その出力を動き判
定信号として出力する乗算手段とを具備したことを特徴
とする動き検出装置。