JP2868863B2

JP2868863B2 - 動き検出装置

Info

Publication number: JP2868863B2
Application number: JP21053290A
Authority: JP
Inventors: 通宮崎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-08-10
Filing date: 1990-08-10
Publication date: 1999-03-10
Anticipated expiration: 2014-03-10
Also published as: JPH0496486A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、デジタルテレビジョン受像機等において
利用され、画像の動き検出情報を得る動き検出装置に関
する。

（従来の技術） NTSC方式のテレビジョン放送においては、色信号を変
調して輝度信号に周波数多重し、インターレース走査方
式により伝送し、狭い周波数帯域による信号伝送を行っ
ている。しかし、このような信号伝送を行うと、受信側
で色信号と輝度信号を分離（いわゆるY/C分離）を行う
と、不完全分離によりドット妨害を始めとした信号のク
ロストークやラインフリッカといった妨害を発生する。
この妨害は、テレビジョン受像機の高輝度化や大画面化
にともない著しく目立つようになる。

そこで大容量のメモリを用いて、動き適応処理を行う
ことにより、上述したような妨害を低減する方法が開発
されている。

まず、周波数多重された色信号と輝度信号とを分離す
るにはNTSC方式では現フレームの色信号に対して、１フ
レーム前の色信号の変調位相が反転関係にあることを利
用してフレーム間和をとることにより色信号を抽出でき
る。この方法は、画像の垂直水平相関性に関係無く色信
号と輝度信号の分離を行うものである。

しかしながら、この方法は、静止した画像については
上記の２つの信号を完全に分離することができるが、動
きを伴う画像については不完全分離となる。そこでこの
不完全分離を防ぐために、画像の動きを検出して静画部
分のみ上記のフレーム間の処理を行い、動画部分では従
来用いられているくし形フィルタの様なフィールド内処
理による信号分離方式を採用している。

またインターレース走査方式に対しては、現フィール
ドの空いている走査線に１フィールド前の走査線に内挿
し1:1の順次走査信号に変換することによりラインフリ
ッカを低減している。この方法においても、上記したY/
C分離と同じように動いている画像部分では前フィール
ドの走査線を内挿すると２線ぼけといった妨害が発生す
る。この妨害を低減する場合も、画像の動き部分を検出
して静画部分のみフィールド間の内挿を行い、動画部分
ではフィールド内に隣接走査線上の画素を用いて内挿を
行うようにしている。

上記したように良質の画像を得るには動き検出装置が
必要である。

ところで、従来の動き検出においては、現フィールド
と、これとは別のフィールドとの差分信号を取り出し、
この差信号の大小により動画系、静画系を示す動き検出
信号を得ている。

しかし、信号伝送路、その他において、ノイズ成分が
混入すると上記差分信号の中に誤った信号成分が発生
し、静画／動画の判断を誤ることがある。この様な誤判
断が特に画像のエッジ部で発生すると、前述したドット
妨害やラインフリッカといった妨害が現れ、画質が著し
く劣化してしまう。このような妨害を防ぐには誤判断を
防げばよいのであるがその方法として次のような方法が
ある。即ち、一般にノイズ成分は、画像のエッジ成分と
同じく高域周波数に多く存在するので、高域成分が大き
いときは動き検出を静画側に判定しやすくして、静画に
おけるエッジ部の妨害を低減する方法である。

第８図は、従来の動き検出装置を示している。入力端
子81には入力映像信号が導入され、１フレーム遅延器8
2、減算器83、高域通過フィルタ（HPF）89に供給され
る。減算器83は、現信号と１フレーム前の信号との減算
処理を行い、その差分信号を取り出している。この差分
信号（高域成分）は、絶対値回路84において絶対値がと
られ、非線形回路85と86に入力される。高域成分の絶対
値が大きい場合は、動画系であり、小さい場合は静画系
である。非線形回路85と86の入力出力特性は、それぞれ
第９図（ｂ）と（ｃ）に示すような特性である。

非線形回路85、86は、高域成分のレベルが一定レベル
以下の場合は０（静画判定）、一定レベル以上の場合は
１（動画判定）を出力して混合器87に供給している。し
かし双方の回路の判定特性は異なるもので、図示の入力
レベルα１、α２、α３、α４の関係は α１＞α３、α２＞α４に設定されている。従って、非線形回路85よりも非線形
回路86の方が、静画と判定しやすくなっている。

一方、入力映像信号は、高域通過フィルタ89に入力さ
れる。高域通過フィルタ89から抽出された高域成分は、
絶対値回路90に入力され絶対値がとられ非線形回路91に
入力される。非線形回路91は、第９図（ａ）に示すよう
な特性である。そしてその出力は、混合器87の制御端子
に供給される。

高域通過フィルタ89、絶対値回路90、非線形回路91
は、入力映像信号が静画、動画にかかわらず高域成分が
存在するか否かを判断する回路である。高域成分が多い
とき（絶対値出力がβ２以上のとき）には、“1"を出力
し、高域成分が少ないとき（絶対値出力がβ１以下のと
き）には“0"を出力する。

混合器87は、制御信号が“1"のときは非線形回路86の
出力を選択導出し、“0"のときは非線形回路85の出力を
選択導出する。

即ち、上記に回路は、高域成分が多い（画像エッジが
存在する）ときは、静画と判定しやすいほうの非線形回
路86の出力を採用する（動画判定を鈍くする）ように
し、高域成分が少ないときは非線形回路85の出力を採用
するようにしている。これにより、高域成分が多いとき
は、動画判定を鈍くして、誤り動き検出信号が出力され
るのを低減している。

上記のようにノイズ成分による動き検出の誤検出を防
止する方法として、ノイズ成分の孤立性を利用する回路
もある。

第10図は、ノイズ成分の孤立性を利用して、誤動き検
出信号が出力されるのを低減するようにした動き検出装
置の例である。

入力映像信号は入力端子101を介してフレーム遅延器1
02及び減算器103に入力される。減算器103は、現信号と
１フレーム前の信号との差分信号を得る。この差分信号
は、絶対値回路104に入力されて、絶対値がとられ、こ
の絶対値回路104の出力は非線形回路105に入力される。
非線形回路105の出力は、孤立性検出回路106とゲイン調
整回路107に入力される。孤立性検出回路106は、差分信
号（高域成分）の周辺画素の状況からノイズを検出し
て、ノイズが入力されたときはゲイン調整回路107の利
得を低下させる。これにより出力端子108には、ノイズ
の影響を低減した動き検出信号を得ることができる。

第11図は孤立性検出回路106の具体的構成例である。
入力端子201には、高域成分が入力される。高域成分
は、１ライン遅延器202、203により順次遅延される。ま
た入力端子201の高域成分は、単位遅延器204、205によ
り順次遅延される。さらに１ライン遅延器202の出力高
域成分も単位遅延器206、207により順次遅延される。さ
らにまた、１ライン遅延器203の出力高域成分も単位遅
延器208、209により順次遅延される。

そして各単位遅延器204、205、206、207、208の入力
側の高域成分、単位遅延器205、207、208の出力側の高
域成分は加算器210に入力される。そして加算出力は、
非線形回路211に入力される。この非線形回路211の出力
が、先のゲイン調整回路107の利得制御信号として用い
られる。

第12図は、上記孤立性検出回路106の動作を説明する
ために示した図である。

加算器210においては、同図（ａ）に示すように注目
画素Ａを中心としてその周辺の画素の和が得られる。こ
の和は、非線形回路211に入力される。非線形回路211
は、第12図（ｂ）に示す特性であり、和がb0以下であれ
ば“0"を出力し、b1以上であれば“1"を出力する。つま
り、０〜１の範囲で利得制御信号を出力する。

これにより、注目画素を中心としてその周辺の画素の
和が平均的に見て少ない値であれば、静画の中にノイズ
が含まれているものと判断し、利得を下げるようにし、
平均的にみて大きい値であれば動画とみなし、利得を上
げるようにしている。よって、静画部分において動き検
出信号が大きくなったような（誤判定）場合、ゲイン調
整回路107の利得が低減されるために、出力端子108に誤
り検出信号が得られる割合が少なくなる。

（発明が解決しようとする課題）第８図に示した動き検出装置の場合、高域通過フィル
タ89、絶対値回路90、非線形回路91によりエッジ検出部
に問題がある。

即ち、エッジ検出部は、画像の動きの有無にかかわら
ず常に動作しているために、動画のエッジ部においても
静画と判定する。この結果、動画であるにもかかわら
ず、そのエッジ部においては静画と判定し、静画寄りの
動き検出出力を出力する制御を行うことになる。特に、
静画の小レベルエッジに対して誤り判定を少なくするた
めには、非線形回路91のβを小さくすることにより可能
であるが、その分S/Nの良好な映像において動画の小レ
ベルエッジにおける検出もれを生じてしまう。

一方、第10図に示した動き検出回路の場合、孤立性検
出回路106の非線形回路211が固定の特性である点に問題
がある。非線形回路211が固定の特性であると、S/Nの良
好な映像において小さな画像の動き若しくはエッジ部の
微小な動きについては、その動き信号の検出される範囲
が小さく周囲画素との平均値ではこれがうもれてしまう
ことがある。

このように、従来の動き検出装置では、エッジ判定
や、孤立性判定が、画像の動きとはまったく無関係に行
われているために、S/Nの良い映像で小さな動き、ある
いは動画のエッジ部において動き検出が得られない場合
がある。このような誤判定があると、二線ぼけや動画部
のY/C分離の不完全が生じる。

そこでこの発明が、比較的簡単な構成により動画検出
制度を高精度にす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。

［発明の構成］（発明が解決するための手段）この発明は、入力映像信号のフィールドあるいはフレ
ーム間の差信号を用いて、画像の動き情報として動画系
にあるか静画系にあるかを示す動き検出信号を作成する
動き検出装置において、前記入力映像信号の現フィールドの第１の高域成分を
抽出する手段と、前記入力映像信号の現フィールドとは異なる他のフィ
ールドの第２の高域成分を抽出する手段と、前記第１と第２の高域成分の相関性を判定し、相関検
出信号を得、この相関検出信号により相関が強い場合と
弱い場合とで前記動き検出信号の出力特性を調整して、
相関が強い場合は静画系、弱い場合は動画系の動き検出
信号となるように制御する相関判定手段を備えるもので
ある。

（作用）上記の手段により、単純にフレーム間の差分を得るこ
とにより動き検出信号（高域成分）を抽出する一方で、
フレーム間の相関性を判断して前記動き検出信号の出力
特性を制御するようにしている。

（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。

第１図はこの発明の一実施例である。入力端子11には
入力映像信号が供給され、１フレーム遅延器12及び減算
器13に導入される。１フレーム遅延器12の出力は、減算
器13に入力されている。

減算器13から出力された差分信号（高域成分）は、絶
対値回路14に入力され絶対値がとられ、その絶対値出力
は、非線形回路15と16に入力される。非線形回路15、16
は、第８図で説明した非線形回路85、86と同様なコアリ
ング特性をもち、非線形回路15のほうが動画判定しやす
くなっている。

非線形回路15、16の出力は、混合器17に入力される。
混合器17は、後述する相関検出信号により制御されるも
ので、相関検出信号が“1"のときはフレーム間の相関が
高いということであり静画と判断されるので、非線形回
路16側の出力を選択し、相関検出信号が“0"のときは相
関が低いということであり動画と判断されるので、非線
形回路15側の出力を選択導出する。この選択信号は動き
検出信号として出力端子18に導出される。

相関検出信号は、以下のように得られる。

入力端子11の映像信号は、高域通過フィルタ（HPF）2
1に入力され、この高域通過フィルタ21に抽出された高
域成分は、絶対値回路22に入力され絶対値がとられる。
また、１フレーム遅延器21の出力は、高域通過フィルタ
（HPF）23に入力される。高域通過フィルタ23から抽出
された１フレーム前の高域成分は、絶対値回路24に入力
され絶対値がとられる。絶対値回路22と24の出力は、相
関検出回路25に入力される。

相関検出回路25は、例えば、第２図に示すように構成
されている。絶対値回路22からの出力は、端子31を介し
て非線形回路33に入力され、絶対値回路24からの出力
は、端子32を介して非線形回路34に入力される。非線形
回路33、34の特性は、第３図に示すように同一の特性で
あり、絶対値がa0より小さい場合は“0"を出力し、大き
い場合は“1"を出力する。

非線形回路33、34の出力は、アンド回路35に入力さ
れ、その論理積がとられ、相関検出信号として出力端子
36に導出される。この相関検出信号は、前述した混合器
17の制御端子に供給される。

相関検出回路25が出力する相関検出信号は次のような
意味を持っている。

現フィールドが１フレーム前の同じ位置で、高域成分
が検出されたときは“0"を出力するが、これは１フィー
ルド前と現フィールドで変化がないことであるから静
画、同じ位置に高域成分が検出されたなかったときは
“1"を出力するが、これは１フィールド前と現フィール
ドで変化があったことであるから動画となる。

相関検出信号が、動画を示す場合には、混合器17は動
画系の非線形回路15の出力を選択し、静画を示す場合は
静画系の非線形回路16の出力を選択する。

これにより静画のエッジ部における動き誤検出を押さ
えるとともに、S/Nの良好な入力信号における細部の動
画の動き検出も得ることができる。

この発明は上記の実施例に限定されるものであなく、
相関検出信号は、孤立性検出回路の制御信号としてもち
いてもよい。

第４図はこの発明の他の実施例である。

第１図と同一部分には同一符号を付して説明する。絶
対値回路14の出力は、非線形回路41に入力される。非線
形回路41の出力は、孤立性検出回路42とゲイン調整回路
43に入力される。孤立性検出回路42は、ノイズ成分を検
出してゲイン調整回路42の利得を低減し、ノイズ成分が
動き検出信号として出力端子44に出力されないようにし
ている。

ここで、孤立性検出回路42は、相関検出回路25からの
相関検出信号によりその検出特性が可変される。

第５図は、孤立性検出回路42の構成例を示している。
非線形回路41の出力は、入力端子51を介して、１ライン
遅延器52、単位遅延器54に入力される。１ライン遅延器
52の出力は１ライン遅延器53に入力される。単位遅延器
54の出力は単位遅延器55に入力される。また１ライン遅
延器52の出力は、単位遅延器56を介して単位遅延器57に
入力される。さらに１ライン遅延器53の出力は単位遅延
器58を介して単位遅延器59に入力される。

単位遅延器54、55、56、57、58、59の入力、及び単位
遅延器55、57、59の出力は加算器60に入力される。加算
器60の出力は、非線形回路61、62に入力され、この非線
形回路61、62の出力は混合器63に入力される。

非線形回路61、62は、第６図（ａ），（ｂ）に示すよ
うな特性であり、非線形回路61の方が非線形回路62より
もノイズ有り判定が敏感な判定出力を得るようになって
いる。従って、混合器63は、相関検出信号が“1"に近い
ときは非線形回路61の出力（ノイズ有り判定が強い）を
選択導出し、相関検出信号が“0"に近いときは非線形回
路62の出力（ノイズ無し判定が強い）を選択導出する。

これにより、静画が入力されているときは、孤立性検
出回路106は、ノイズ検出感度が高くなり、ノイズ検出
の場合は、動き検出信号の出力レベルを減衰し、動画が
入力されているときはノイズ検出感度が低くなり、ノイ
ズのために動き検出信号が減衰されるのを防止すること
になる。従って、動き検出信号が正確に得られることに
なる。

上記の説明では、相関検出回路25が第２図に示した構
成のもとして説明しているが、相関検出回路はこの構成
に限定されるものではない。

第７図（ａ）は相関検出回路の他の例である。

入力端子71、72は、第１図に示した絶対値回路22と絶
対値回路24からの出力が入力される。この入力端子71、
72は、減算器73に接続されている。減算器73から出力さ
れた差分信号は、１フレーム前と現フレームの信号の差
分であり、絶対値回路74においてその絶対値がとられ
る。絶対値回路74の出力は、非線形回路75に入力され
る。そして非線形回路75の出力が出力端子76を介して相
関検出信号として出力される。第７図（ｂ）は非線形回
路75の特性を示している。絶対値出力がc0より小さいと
きは“1"を出力し、c1より大きいときは“0"を出力す
る。つまり、差分値が小さい場合は、相関が高いという
（“1"＝静画）判定出力を得、差分値が大きい場合は、
相関が低いという（“0"＝動画）判定出力を得ることが
できる。

［発明の効果］以上説明したようにこの発明の動き検出装置によれ
ば、比較的簡単な構成により動画検出精度を高精度にす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路図、第２図は第
１図の相関検出回路の具体的構成を示す図、第３図は第
２図の非線形回路の特性図、第４図はこの発明の他の実
施例を示す回路図、第５図は第４図の孤立性検出回路の
具体回路を示す図、第６図は第５図の非線形回路の特性
を示す図、第７図（ａ）は相関検出回路の他の例を示す
回路図、第７図（ｂ）は第７図（ａ）の非線形回路の特
性を示す図、第８図は従来の動き検出装置を示す回路
図、第９図は第８図の非線形回路の特性を示す図、第10
図は従来の動き検出装置の他の例を示す回路図、第11図
は第10図の孤立性検出回路の具体的構成例を示す回路
図、第12図は第11図の回路の動作を説明するために示し
た動作説明図である。 12……フレーム遅延器、13……減算器、14……絶対値回
路、15、16……非線形回路、17……混合器、21,23……
高域通過フィルタ、24、25……絶対値回路、35……相関
検出回路、41……非線形回路、42……孤立性検出回路、
43……ゲイン調整回路。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】入力映像信号のフィールドあるいはフレー
ム間の差信号を用いて、画像の動き情報として動画系に
あるか静画系にあるかを示す動き検出信号を作成する動
き検出装置において、前記入力映像信号の現フィールドの第１の高域成分を抽
出する手段と、前記入力映像信号の現フィールドとは異なる他のフィー
ルドの第２の高域成分を抽出する手段と、前記第１と第２の高域成分の相関性を判定し、相関検出
信号を得、この相関検出信号により相関が強い場合と弱
い場合とで前記動き検出信号の出力特性を調整して、相
関が強い場合は静画系、弱い場合は動画系の動き検出信
号となるように制御する相関判定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】前記相関判定手段は、前記第１の高域成分
の絶対値を得る第１の絶対値回路と、前記第２の高域成
分の絶対値を得る第２の絶対値回路と、前記第１と第２
の絶対値回路の出力にそれぞれ非線形特性を与える第
１、第２の非線形回路と、この第１、第２の非線形回路
の出力の論理積による出力を前記相関検出信号とするこ
とを特徴とする請求項第１項記載の動き検出装置。
【請求項３】前記相関判定手段は、前記第１と第２の高
域成分の差を得る減算器と、この減算器の出力の絶対値
を得る絶対値回路と、この絶対値回路の出力が入力され
る非線形回路とを具備したことを特徴とする請求項第１
項記載の動き検出装置。