JP3018377B2 - Movement in interpolation method and apparatus using the motion vector - Google Patents

Movement in interpolation method and apparatus using the motion vector

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JP3018377B2
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達郎 山内
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沖電気工業株式会社
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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、動きベクトルを用いた動き内挿方法及び装置に関し、特にディジタル化された信号において、動きベクトルを検出し、その検出された動きベクトルを用いて動き補正を行う動き内挿方法及び装置に関するものである。 BACKGROUND OF THE INVENTION (FIELD OF THE INVENTION) The present invention relates to a motion in the interpolation method and device using a motion vector, in particular digitized signal, and detecting a motion vector, the detected motion it relates the movement in interpolation method and apparatus for motion compensation using the vector.

(従来の技術) 従来、動きベクトルを用いて動き補正を行う技術は、 The (prior art) prior, art for performing motion compensation using a motion vector,
テレビジョン信号(TV信号)の高能率符号化におけるフレーム間符号化効率を向上させる際や、TV方式変換におけるフィールド数の変換による動きの不連続性を軽減する際に用いられている。 And in improving the inter-frame coding efficiency in high-efficiency coding of a television signal (TV signal), it has been used in mitigating the discontinuity of motion due to the number of fields converted in TV system conversion.

動きベクトルの検出方法には、TV信号をm画素×nライン(m,nは整数)のブロックに細分化した後、ブロック毎に動きベクトルを検出する方法がある。 The method for detecting a motion vector, a TV signal m pixels × n lines (m, n is an integer) after the subdivision into blocks of, there is a method of detecting a motion vector for each block. この方法としては、例えば特開昭55−162683号公報、同55−162684 As the method, for example, JP 55-162683, JP-same 55-162684
号記載のパターンマッチング法や、特開昭60−158786号公報記載の反復勾配法等が良く知られている。 No. or pattern matching method as claimed, the iterative gradient method of JP 60-158786 JP is well known.

動きベクトルを用いた動き内挿方式の例として、以下ではTV方式変換について説明する。 Examples of movement in the interpolation formula using the motion vector, in the following be described TV system conversion.

TV方式変換では、60フィールド50フィールドの相互変換が必要となり、この変換処理はフィールドメモリを用い、6フィールド5フィールドの変換をフィールド信号の繰り返し、飛び越しで行っている。 The TV system conversion, requires interconversion of 60 fields 50 fields, this conversion process using the field memory, repetition of the field signal conversion 6 field 5 field is performed by interlaced. このため、繰り返しや飛び越し点でフィールドの不連続が生じ、これが動画の不連続となる。 Therefore, field discontinuity occurs in the repetition or jump point, which is discontinuous video. これを補正するため、一般には2フィールドの信号の荷重加算(線形内挿)処理を行っている。 To compensate for this, generally you have done weighted addition of two fields of the signal (linear interpolation) process.

第2図はこれを示したもので、1フィールド間離れた FIG. 2 shows the result, apart one field
a,bの信号にフィールド内挿比α,(1−α)を荷重して内挿信号cを得る。 a, field interpolation ratio in the b signal alpha, obtaining internal interpolation signals c and load the (1-α). フィールド内挿比αは、a,bの信号とcの信号の位置関係から決定される定数である。 Field interpolation ratio alpha, which is a constant determined from the positional relationship of a, b of the signal and c of the signal.

第3図は線形内挿を動画(円の移動)を例にして表したものであり、1フィールド間離れた信号A,Bから内挿信号Cを得ることを示す。 Figure 3 are those moving linear interpolation (movement circle) expressed as an example, the signal A at a distance between 1 field, indicating that acquire an interpolation signals C from B. 図中、Cの斜線部の領域はフィールド内挿比でレベルが変化するので、これがジャーキネスの原因となる。 In the figure, since the area of ​​the hatched portion of the C changes the level field interpolation ratio, which causes jerkiness.

動きベクトルを用いた動き内挿方式は、このジャーキネスの発生を軽減するものであり、方法としては信号A, Motion interpolation method type using the motion vector is to reduce the occurrence of this jerkiness, as a method the signal A,
Bを用いて円の動きの大きさ、方向、すなわち動きベクトル(V)を検出し、この値にフィールド内挿比を掛けた値(dV)だけ動き物体を移動することで動き補正信号Dを得る。 Circle motion magnitude with B, direction, i.e. to detect the motion vector (V), motion compensation signal D by moving only the moving object value (dV) multiplied by the field interpolation ratio to this value obtain.

動きベクトルがすべての動画の動きを100%とらえることは困難であり、場合によってはエラーも発生することがある。 The motion vector captures the motion of all videos 100% is difficult, in some cases can also occur errors. また、一般に動きベクトルを用いた補正は画素以下、ライン以下は行わない場合があるので、実用の動き補正は、2つの信号をそれぞれ動き補正し、その補正された信号を更にフィールド内挿比で荷重加算している。 In general motion correction using the vectors pixels or less, since the line below may not take place, practical motion compensation, the two signals respectively to motion compensation, with the corrected signal further field interpolation ratio It is weighted addition.

第4図は従来のTV方式変換装置における動き内挿ブロック図である。 Figure 4 represents a motion interpolation block diagram of the conventional TV system conversion apparatus.

第4図において、1は現フィールド信号、2は前フィールド信号、3は動きベクトル検出回路、6は適応動き内挿切替制御回路、7は動きベクトル補正回路、8は動き補正用メモリ、9は減算回路、10は絶対値変換および累算回路、11は乗算回路、12は加算回路、25は動きベクトル(αV)、36は動きベクトル(V)、26は動きベクトル((1−α)V)、27はフィールド内挿比(1− In Figure 4, 1 current field signal, 2 is pre-field data, the motion vector detection circuit 3, the adaptive motion within 挿切 exchange control circuit 6, the motion vector correction circuit 7, 8 motion correction memory, 9 subtraction circuit, the absolute value conversion and accumulation circuit 10, the multiplier circuit 11, 12 adder circuit, 25 is a motion vector (alpha] V), 36 is a motion vector (V), 26 is a motion vector ((1-α) V ), 27 field interpolation ratio (1-
α)、28はフィールド内挿比α、29は動き補正フィールド間差分信号、30は動きφフィールド間差分信号、31は動き補正フィールド内挿信号、32は線形内挿信号、33は適応切替係数β、34は適応切替係数(1−β)、35は動き内挿出力信号である。 alpha), 28 is a field interpolation ratio alpha, the motion compensation inter-field difference signal 29, 30 is a motion φ inter-field difference signal, 31 is a motion compensation field interpolation signal, 32 is a linear interpolation signal, 33 is an adaptive switching coefficient beta, 34 adaptive switching coefficient (1-β), 35 is a motion in the interpolation output signals.

動きベクトル検出回路3は現フィールドの信号1,前フィールドの信号2を用いて動きベクトルを検出する。 The motion vector detection circuit 3 detects the motion vector using the signal 1, signal 2 of the previous field of the current field. 動きベクトルの検出は、ここでは初期偏位ベクトル方式と反復勾配法を用いたものを説明する。 Detection of motion vector will be described here that using a initial vector method and iterative gradient method. 詳細については、 For more information
1989年テレビジョン学年全国予稿集20−5の「TV方式変換装置の動きベクトル検出と動きベクトル内挿方式」, 1989 television school year nationwide Proceedings 20-5 "motion vector detection and motion vector in the interpolation formula of TV system conversion device",
島野他、p501〜502を参照するものとし、以下では簡単に説明する。 Shimano another, reference shall be made to P501~502, briefly described in the following.

動きベクトル検出ブロックサイズは第5図に示すように、8画素×8ラインを基準とし、初期偏位ベクトルの選択、IGM(Interactive Gradient Method)の演算ブロックサイズは、それより大きい20画素×16ライン(但し、1画素おき、1ラインおきとし10画素×8ライン= The motion vector detection block size as shown in Figure 5, with reference to the 8 pixels × 8 lines, the selection of initial vector, IGM (Interactive Gradient Method) computing block size, it is larger than 20 pixels × 16 lines (However, every other pixel, every other line and by 10 pixels × 8 lines =
80画素)である。 80 pixels).

第6図は第4図における動きベクトル検出回路3のブロック図である。 6 is a block diagram of a motion vector detection circuit 3 in Figure 4.

第6図において、1は現フィールドの信号、2は前フィールドの信号、41は動きベクトルメモリ回路、42は初期偏位ベクトル選択回路、43は初期偏位ベクトルV o 、44 In the sixth figure, 1 is the signal of the current field, 2 signals of the previous field, the motion vector memory circuit 41, the initial vector selector 42, 43 is initial vector V o, 44
は勾配法演算回路、45は偏位ベクトルV p 、46は加算回路、47は偏位ベクトルV q 、48は検出された動きベクトルV、49は二次元ローパスフィルタである。 The gradient method calculation circuit, 45 shift vector V p, 46 are adder circuits, the motion vector V, 49 shift vector V q, 48 is detected is 47 is a two-dimensional low-pass filter.

現フィールドの信号1と前フィールドの信号2とを二次元ローパスフィルタ49にてノイズの除去と高域成分の低減を行う。 The signal 1 of the current field and the signal 2 of the previous field performing reduction of removal and the high-frequency component of the noise in two-dimensional low-pass filter 49. フィルタ出力信号は初期偏位ベクトル選択用のメモリと勾配法の演算用メモリに記憶される。 Filter output signal is stored in the operation memory of initial vector memory and gradient method for selection.

初期偏位ベクトルの選択は、第7図に示すように現フィールドの既検出動きベクトルから3ベクトル、前フィールドの既検出動きベクトルから2ベクトル、前フィールドの平均ベクトルから前々フィールドの平均ベクトルを引いた値(即ち、加速度ベクトル)の6種類の動きベクトルから最適なベクトルを初期偏位ベクトルとして選択する。 Selection of initial vector is 3 vector from previously detected motion vector in the current field, as shown in FIG. 7, 2 vector from previously detected motion vector of the previous field, the average vector of the second previous field from the mean vector of the previous field subtracted value (i.e., the acceleration vector) to select the optimum vector of six motion vectors as initial vector. 選択方法はそれぞれの動きベクトルの大きさ分だけ座標を偏位したフィールド間のブロックでのフィールド間の差分値を画素毎に算出し、これの絶対値の累計が最小値となるブロックの動きベクトルを初期偏位ベクトルとする。 Selection method calculates a difference value between fields in blocks between fields deviated only size fraction coordinates of each motion vector for each pixel, a motion vector of the block so that the accumulated absolute values ​​of which is the minimum value It is referred to as initial vector.

ここで、勾配法の演算回数は2回である。 Here, the number of calculations of the gradient method is two. 勾配法の演算は現フィールドの被検出ブロックと前フィールドで初期偏位ベクトル分座標を偏位したブロックとで式(1) The calculation of the gradient method expressions and blocks offset the initial vector component coordinate at the detection block and the preceding field in the current field (1)
〜(4)に示す演算を行う。 Performing the calculation shown to (4).

V x =Σ SGNΔX・DFD/Σ|ΔY| …(1) V y =Σ SGNΔY・DFD/Σ|ΔY| …(2) ΔX=(A n+1,m −A n−1,m )/2 …(3) ΔY=(A n,m+1 −A n,m−1 )/2 …(4) ただし、V xは動きベクトルVのx方向成分、V yは動きベクトルVのy方向成分、A n,mはn画素,mラインの座標の信号、ΔXは画像のx方向の勾配、ΔYは画像のy V x = Σ SGNΔX · DFD / Σ | ΔY | ... (1) V y = Σ SGNΔY · DFD / Σ | ΔY | ... (2) ΔX = (A n + 1, m -A n-1, m) / 2 ... (3) ΔY = (a n , m + 1 -A n, m-1) / 2 ... (4) However, V x is the x-direction component of the motion vector V, V y is the y-direction component of the motion vector V, a n , m is n pixels, a coordinate signal of m lines, the gradient in the x direction of ΔX is the image, [Delta] y is y image
方向の勾配、DFDはフィールド間差分値を示す。 Direction of the gradient, DFD denotes the difference between fields. また、S In addition, S
GNΔX,SGNΔYのSGNは+,−,0の符号を示す。 GNΔX, the SGN of SGNΔY +, -, indicating the sign of 0.

求める動きベクトルVは初期偏位ベクトルをV o ,Aの勾配法演算結果をV p ,Bの勾配法演算結果をV qとすると、 V=V o +V p +V q …(5) となる。 Motion vector V is an initial vector V o of obtaining, when the gradient operation result of A V p, a gradient method calculation results of B and V q, a V = V o + V p + V q ... (5).

検出された動きベクトル36は動きベクトル補正回路7 Motion vector 36 detected motion vector correction circuit 7
と適応動き内挿切替制御回路6へ入力される。 Is input to the adaptive motion within 挿切 exchange control circuit 6 and. 動きベクトル補正回路7は、動きベクトルをフィールド内挿比α Motion vector correction circuit 7, the field motion vector interpolation ratio α
て補正したものであり、その出力はαV,(1−α)Vとなる。 It is obtained by correcting Te, the output alpha] V, the (1-α) V. 動き補正用メモリ8はαV,(1−α)Vだけ座標を偏位した内挿ブロック信号を出力する。 Motion correction memory 8 alpha] V, and it outputs the interpolation block signal offset coordinates by (1-α) V. このメモリ出力信号は演算回路9と絶対値変換及び累算回路10により内挿ブロック毎の動き補正フィールド間差分信号29を出力し、適応動き内挿切替制御回路6へ入力する。 The memory output signal outputs a motion compensation inter-field difference signal 29 of the interpolation for each block by the absolute value conversion and accumulation circuit 10 and the arithmetic circuit 9, and inputs to the adaptive motion within 挿切 exchange control circuit 6. 動き補正用メモリ8の出力信号はまた乗算回路11でフィールド内挿比が荷重され、加算回路12を経て、動き補正フィールド内挿信号31を得る。 The output signal of the motion correction memory 8 is also load field interpolation ratio in the multiplication circuit 11, via the adder circuit 12 to obtain a motion compensation field interpolation signal 31.

現フィールド信号1,前フィールド信号2は、減算回路 Current field signal 1, previous field signal 2, the subtraction circuit
9,絶対値変換及び累算回路10を経て、内挿ブロック毎の動きφフィールド間差分信号30を出力し、適応動き内挿切替制御回路6の入力となる。 9, after the absolute value conversion and accumulation circuit 10, and outputs the motion φ field difference signal 30 for each interpolation block, the adaptive motion within 挿切 exchange input of the control circuit 6. また、これらの信号は乗算回路11でフィールド内挿比が荷重され、加算回路12を経て、動きφフィールド内挿信号,すなわち、線形内挿信号32を形成する。 These signals are load field interpolation ratio in the multiplication circuit 11, via the adder circuit 12, the motion φ field interpolation signal, i.e., to form a linear interpolation signal 32.

動き補正フィールド内挿信号31と線形内挿信号32は、 Motion compensation field interpolation signal 31 and the linear interpolation signal 32,
適応動き内挿切替制御回路6の出力である適応内挿切替係数β,(1−β)を用いて乗算回路11,加算回路12により荷重加算され、動き内挿出力信号35となる。 Adaptive 挿切 exchange coefficient which is the output of the adaptive motion in 挿切 exchange control circuit 6 beta, is weighted addition by the multiplication circuit 11, the adding circuit 12 using (1-beta), the movement in the interpolation output signals 35.

適応動き内挿切替制御回路6は、動き内挿信号として、動き補正フィールド内挿信号を出力させるか、または線形内挿信号を出力させるか、または両者の荷重加算を出力するかを判定する回路であり、動きベクトルの大きさ、動き補正フィールド間差分値、動きφフィールド間差分値をパラメータとして、内挿ブロック単位に制御信号を出力する。 Adaptive motion in 挿切 exchange control circuit 6, as No. motion within 挿信, circuit judges whether to output the motion compensated field No. 挿信, or to output the linear inside No. 挿信, or outputs the weighted addition of the two , and the size of the motion vector, motion compensation inter-field difference value, as a motion-φ field differential value parameter, outputs a control signal to the interpolation block.

なお、関連する特許の例としては、本出願人により動き内挿方式によるテレビジョン標準方式変換装置を提案している(特開平1−309597号公報を参照)。 Incidentally, (see Japanese Patent 1-309597 JP) related Examples of patents, which the present applicant has proposed a television standard system conversion apparatus by the motion interpolation method expressions.

(発明が解決しようとする課題) 上記反復勾配法(IGM)を用いた動きベクトル検出方式では、動きベクトルを検出精度を向上させるには検出のブロックサイズが大きい方が良いが、ブロックサイズを大きくすると検出感度が劣化することが知られている。 (Problem to be Solved by the Invention) The above iterative gradient method in the motion vector detection method using the (IGM), but better block size of the detection is large in order to improve the detection accuracy of the motion vector, larger block size Then, the detection sensitivity has been known to degrade. そのため、ブロックサイズは種々のコンピュータシミュレーションの結果、前述したように基本ブロックサイズは8画素×8ラインとし、動きベクトル検出のブロックサイズは20画素×16ラインとしている。 Therefore, the block size is the result of various computer simulations, the basic block size as described above is set to 8 pixels × 8 lines, the block size of the motion vector detection is set to 20 pixels × 16 lines. 通常のTV画像だとこのブロックサイズでほとんど問題はないが、近々発達したコンピュータグラフィックからの信号や、高速度シャッタを有したCCD TVカメラからの信号であると、時間方向のフィルタリングが少ないので動画像が鮮明となり、フィールド相関も小さくなっている。 Without little problem with this block size that's normal TV picture, signal or from computer graphics that soon developed and is a signal from the CCD TV camera having a high-speed shutter, the time direction filtering is small videos image becomes clearer, it is smaller field correlation.

このため、動き物体の大きさが動き検出ブロックサイズに比べて小さく、動きの大きさが動き検出ブロックサイズに比べて大きい場合、小物体の動きベクトルの検出は、困難となる場合がある。 Therefore, the size of the moving object is small compared to the motion detection block size, if the magnitude of the motion is larger than the motion detection block size, the detection of the motion vector of the small object, it may become difficult. 背景の静止画がレベルの平坦な画像であればまた動きベクトルの検出は可能となるが、背景の静止画のレベルが平坦でない場合、動きベクトルは面積比の大きい背景静止画をとるので動きベクトルは“0"となる。 If a still image background becomes possible the detection of also the motion vector if the flat image of the level, the still picture of the level of the background is not flat, the motion vector because the motion vector takes a large background still image area ratio is "0".

動き物体はTV画像全体からの見えが小さければ、この動きの歪みは視覚上気にならないが、第8図のような細かい縦線が速度Vで移動し、背景の静止画のレベルが平坦な領域Aから背景の静止画のレベルが平坦でない領域Bに移動した場合、縦線は領域Aでは動きベクトルはV The moving object is small is visible from the entire TV image, but distortion of the motion is not a visual upper respiratory, fine vertical lines, such as Figure 8 is moved at a speed V, is flat still picture level of the background If the region a still image level of the background is moved to the area B is not flat, vertical line motion in region a vector V
となるが、領域Bでは動きベクトルは0となる。 Although the motion vector is in the region B becomes zero. したがって、動き内挿画像は、領域Aでは動きベクトルVで補正された画像となるが、領域Bでは動き0なので、線形内挿と同じになり、第9図に示すような画像歪みを生じるという問題がある。 Therefore, the motion in the interpolated image is a corrected image with the motion in the region A vector V, so the motion 0 In region B, that is the same as the linear interpolation results in an image distortion as shown in FIG. 9 There's a problem.

本発明の目的は、このような従来の問題を解決し、動き物体の大きさが動きベクトルの検出ブロックサイズと比較して小さい時に生じる動き内挿画像の歪みを軽減可能な動きベクトルを用いた動き内挿方法及び装置を提供することにある。 An object of the present invention is to solve such conventional problems, with strainable relief motion vector of the motion in the interpolated image that occurs when the size of the moving object is small compared to the detection block size of motion vectors and to provide a motion in interpolation method and apparatus.

(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するため、本発明の動きベクトルを用いた動き内挿方法は、ディジタル化したテレビジョン信号をm画素×nライン(m,nは整数)のブロックに細分化し、ブロック毎に1フィールド以上離れた信号間で動きベクトルを検出し、該検出した動きベクトルを用いて動き補正したフィールド内挿信号と動きφのフィールド内挿信号とを、動きベクトル検出ブロックサイズ以下の大きさの内挿ブロック単位または画素単位で適応的に切り替えを含む荷重加算を行う動き内挿方法において、被内挿ブロックまたは被内挿画素が、動きベクトルの大きさが閾値A(Aは0を含む整数)以下であって被内挿ブロックまたは被内挿画素の画像勾配が閾値C(Cは整数)以上であるという条件を満足する時は動きベ To achieve (solutions for the problem) above object, a motion in interpolation method using a motion vector of the present invention, a television signal digitized m pixels × n lines (m, n is an integer) of subdivided into blocks, detecting a motion vector between signals having a one field or more for each block, and a field No. 挿信 of using the motion vector the detected motion compensation fields interpolation signal and motion phi, motion vector in motion within interpolation method for performing a weighted addition including adaptively switched interpolation block units or pixel units detected block size less size, the interpolation block or the inside interpolation element is, the threshold value is the magnitude of the motion vector a (a is an integer including zero) motion base when image gradient of the interpolation block or the inside interpolated prime equal to or less than the threshold C (C is an integer) satisfying the condition that at least トルが検出されていないと判定し、上記被内挿ブロックまたは被内挿画素の周辺の動きベクトルの大きさが閾値B Torr is judged not to be detected, the size of the neighborhood of the motion vector of the interpolation block or the inside interpolated prime the threshold B
(Bは0を含む整数)以上の動きベクトルを平均したものを上記被内挿ブロックまたは被内挿画素の動きベクトルとして動き補正フィールド内挿信号を得、該得られた動き補正フィールド内挿信号と上記動きのフィールド内挿信号とを適応的に切り替えを含む荷重加算を行うことにより、動きベクトルが検出されない信号の動きを補正することに特徴がある。 (B is an integer including zero) to obtain a motion compensation field No. 挿信 an average of the above motion vector as the motion vector of the interpolation block or the inside interpolated prime above, motion compensation field interpolation signal 該得 was and by performing a weighted addition including adaptively switching between intra-field No. 挿信 of the motion, it is characterized in that to correct the movement of the signal motion vector is not detected.

また、本発明の動きベクトルを用いた動き内挿装置は、被内挿ブロックまたは被内挿画素が、動きベクトルの大きさが閾値A(Aは0を含む整数)以下であって被内挿ブロックまたは被内挿画素の画像勾配が閾値C(C The motion interpolation apparatus using the motion vector of the present invention, the interpolation block or the inside interpolation element is (integer A including zero) magnitude threshold value A of the motion vector less be in the interpolation image gradient of the block or the inside interpolated prime the threshold C (C
は整数)以上であるという条件を満足する時は、動きベクトルが検出されていないと判定する手段と、上記被内挿ブロックまたは被内挿画素の周辺の動きベクトルの大きさが閾値B(Bは0を含む整数)以上の動きベクトルを平均したものを上記被内挿ブロックまたは被内挿画素の動きベクトルとして動き補正フィールド内挿信号を得る手段と、該得られた動き補正フィールド内挿信号と上記動きφのフィールド内挿信号とを適応的に切り替えを含む荷重加算を行うことにより、動きベクトルが検出されない信号の動きを補正する手段とを具備することに特徴がある。 When satisfying the condition that is an integer) or more, means for determining a motion vector has not been detected, the size threshold B of the motion vectors of surrounding the object interpolation block or the inside interpolated prime (B means a motion compensation field interpolation signal is 該得 to obtain a motion compensation field No. 挿信 those averaged more motion vectors integer) as a motion vector of the interpolation block or the inside interpolated prime the containing 0 and by performing a weighted addition including adaptively switching between intra-field No. 挿信 of the motion phi, it is characterized in that it comprises a means for correcting the movement of the signal motion vector is not detected.

(作用) 本発明に係る方法及び装置においては、被内挿ブロックまたは被内挿画素が、動きベクトルの大きさが閾値A In the method and apparatus according to (action) A, the interpolation block or the inside interpolation element is, the magnitude of the motion vector is the threshold A
(Aは0を含む整数)以下であって被内挿ブロックまたは被内挿画素の画像勾配が閾値C(Cは整数)以上であるという条件を満足する時は、動きベクトルが検出されていないと判定し、上記被内挿ブロックまたは被内挿画素の周辺の動きベクトルの大きさが閾値B(Bは0を含む整数)以上の動きベクトルを平均したものを上記被内挿ブロックまたは被内挿画素の動きベクトルとして動き補正フィールド内挿信号を得、該得られた動き補正フィールド内挿信号と上記動きφのフィールド内挿信号とを適応的に切り替えを含む荷重加算を行うことにより、動きベクトルが検出されない信号の動きを補正する。 (A is an integer including zero) when satisfying the condition that the image gradient of the interpolation block or the inside interpolated prime equal to or less than the threshold C (C is an integer) is equal to or greater than the motion vector is not detected determination and, above around the motion vector of the interpolation block or the inside interpolated prime magnitude threshold B (B is an integer including zero) or more motion within the object to be an average of the vector interpolation block or the the resulting motion compensation field No. 挿信 as the motion vector of the interpolation element, by performing the weighted addition including adaptively switching between intra-field No. 挿信 of 該得 obtained motion compensation field interpolation signal and the motion phi, motion vector to correct the movement of the undetected signal.

(実施例) 以下、本発明の実施例を、図面により詳細に説明する。 (Example) Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

本実施例では、TV方式変換装置における動きベクトルを用いた動き内挿方式について説明する。 In this embodiment, it will be described motion interpolation method type using the motion vector in the TV system conversion apparatus.

第1図は、本発明の一実施例を示すTV方式変換装置における動き内挿部のブロック図である。 Figure 1 is a block diagram of a motion interpolator in TV system conversion apparatus according to an embodiment of the present invention.

第1図において、1は現フィールド信号、2は前フィールド信号、3は動きベクトル検出回路、4は平均ベクトル演算回路、5は動きベクトル選択回路、6は適応動き内挿切替制御回路、7は動きベクトル補正回路、8は動き補正用メモリ、9は減算回路、10は絶対値変換および累算回路、11は乗算回路、12は加算回路、21は動き検出信号、22は画素勾配判定信号、23は動きベクトル、24 In Figure 1, 1 is the current field signal, 2 is pre-field data, the motion vector detection circuit 3, the average vector computing circuit 4, the motion vector selection circuit 5, the adaptive motion within 挿切 exchange control circuit 6, 7 motion vector correction circuit, 8 is a motion correction memory, the subtraction circuit 9, the absolute value conversion and accumulation circuit 10, the multiplier circuit 11, 12 adder circuit, 21 is a motion detection signal, the pixel gradient determining signal 22, 23 is a motion vector, 24
は平均動きベクトル、25は動きベクトル(αV)、36は動きベクトル(V)、26は動きベクトル((1−α) The average motion vector 25 is the motion vector (alpha] V), 36 is a motion vector (V), 26 is a motion vector ((1-α)
V)、27はフィールド内挿比(1−α)、28はフィールド内挿比α、29は動き補正フィールド間差分信号、30は動きφフィールド間差分信号、31は動き補正フィールド内挿信号、32は線形内挿信号、33は適応切替係数(β)、34は適応切り替え係数(1−β)、35は動き内挿出力信号である。 V), 27 field interpolation ratio (1-α), 28 is a field interpolation ratio alpha, the motion compensation inter-field difference signal 29, 30 is a motion φ inter-field difference signal, 31 is a motion compensation field interpolation signal, 32 linear interpolation signal, 33 is an adaptive switching coefficient (beta), 34 adaptive switching coefficient (1-β), 35 is a motion in the interpolation output signals.

動きベクトル検出回路3は現フィールド信号1、前フィールド信号2を用いて動きベクトルの検出を行なう。 The motion vector detection circuit 3 for detecting a motion vector using the current field signals 1, previous field signal 2.
動きベクトルの検出方法は、従来の技術で述べた初期偏位ベクトルを用いた反復勾配法とした。 Detection method of a motion vector, and the iterative gradient method using initial vector described in the prior art. 検出した動きベクトルは平均ベクトル演算回路4と、動きベクトル選択回路5へ入力される。 Detected motion vector to the average vector computing circuit 4 is input to the motion vector selection circuit 5. 平均ベクトル演算回路4では動きベクトルの大きさが閾値B以上のものを取り込み、1フィールド間の動きベクトルを平均化する。 Average vector computing circuit 4 in the motion vector magnitude takes in more than the threshold value B, and averaging the motion vectors of one field. ただし、閾値B以上の動きベクトルとなるブロックの数が閾値D以下の時は平均ベクトルは0とする。 However, the number of blocks equal to or greater than the motion vector threshold B is when more than the threshold D is a mean vector of 0. 従って、この平均ベクトル演算回路4の出力信号は1フィールド間において一種の動きベクトルとなる。 Therefore, the output signal of the average vector computing circuit 4 is a kind of motion vector in one field. これを平均動きベクトル24とする。 This is the average motion vector 24. 動きベクトル検出回路3では、ブロック毎の動きベクトル23を出力するだけでなく、反復勾配法で用いた画像勾配の総和ΣΔX,ΣΔYよりその大きさが閾値C以上の時レベル“1"の信号を動きベクトル選択回路5へ送出する。 The motion vector detection circuit 3 not only outputs the motion vector 23 for each block, the sum of the image gradient used in the iterative gradient method ShigumaderutaX, a signal when the level "1" in size than ΣΔY is not less than the threshold value C and it sends the motion vector selection circuit 5. この信号を画素勾配判定信号22と称す。 This signal is referred to as the pixel gradient determining signal 22. この信号が“1"の時は画像が平坦でないことを示す。 When this signal is "1" indicates that the image is not flat.

動きベクトル選択回路5では、ブロック毎に検出された動きベクトル23と平均動きベクトル24の選択を行なう。 The motion vector selection circuit 5, a motion vector 23 that is detected for each block to select a mean motion vector 24. 選択条件は次に示す。 Selection criteria listed below. なお、この選択は動き内挿ブロック単位(4画素×2ライン)で行なうが、画素単位でも可能である。 Although this selection is performed by the motion interpolation block (4 pixels × 2 lines), it is possible in units of pixels.

(1)画素勾配判定信号22がレベル“1"であること。 (1) It pixel gradient determining signal 22 is level "1".

(2)画素毎に検出した動き検出信号21が内挿ブロック内で動きと判定する画素が多いこと。 (2) the pixels determined as motion is often in the interpolation block motion detection signal 21 that is detected for each pixel. この動き検出信号はこのブロック図中にはないが、動き内挿前段のライン内挿処理時に用いた動き検出信号を流用したものである。 The motion detection signal is not in the block diagram is obtained by diverting a motion detection signal used at the time of the line interpolation process of the motion in 挿前 stage.

(3)ブロック毎に検出した動きベクトル23が閾値D以下であること(Cは0に近い値)。 (3) that the motion vector 23 which is detected for each block is equal to or less than the threshold value D (C is close to 0 value).

これら3条件を満足したとき、平均動きベクトルを送出し、それ以外はブロック毎に検出された動きベクトル When satisfying these three conditions, and sends the average motion vector, the motion otherwise detected for each block vector
23を送出する。 23 sends a.

上記(1)の条件により画像が平坦でないこと、上記(2)の条件により動画であること、上記(3)の条件で検出した動きベクトルが0に近いこと、となり結局、 That the image is not flat by the aforementioned conditions (1), it is moving by the aforementioned conditions (2), that the motion vector detected by the condition (3) is close to 0, and becomes eventually
画像が平坦でなく、動画であるが、検出した動きベクトルがほとんど0の場合は動きベクトルが検出されない領域と判定し、平均動きベクトルを適用することになる。 Image is not flat, but is moving, the detected motion vector is determined to almost 0 region motion vector is not detected in the case of, will apply a mean motion vector.

選択された動きベクトル36は動きベクトル補正回路7 Motion vector 36 selected motion vector correction circuit 7
と適応動き内挿切替制御回路6へ入力される。 Is input to the adaptive motion within 挿切 exchange control circuit 6 and. 動きベクトル補正回路7は、動きベクトルをフィールド内挿比α Motion vector correction circuit 7, the field motion vector interpolation ratio α
で補正したものであり、その出力はαV,(1−α)Vとなる。 In is obtained by correcting, its output alpha] V, the (1-α) V. 動き補正用メモリ8はαV,(1−α)Vだけ座標を偏位した内挿ブロック信号を出力する。 Motion correction memory 8 alpha] V, and it outputs the interpolation block signal offset coordinates by (1-α) V. このメモリ出力信号は減算回路9と絶対値変換および累算回路10により内挿ブロック毎の動き補正フィールド間差分信号29を出力し、適応動き内挿切替制御回路6へ入力する。 The memory output signal outputs a motion compensation inter-field difference signal 29 of the interpolation for each block by subtracting circuit 9 and the absolute value conversion and accumulation circuit 10, and inputs to the adaptive motion within 挿切 exchange control circuit 6. 動き補正用メモリ8の出力信号はまた乗算回路11でフィールド内挿比が荷重され、加算回路12を経て、動き補正フィールド内挿信号31を得る。 The output signal of the motion correction memory 8 is also load field interpolation ratio in the multiplication circuit 11, via the adder circuit 12 to obtain a motion compensation field interpolation signal 31.

現フィールド信号1,前フィールド信号2は、減算回路 Current field signal 1, previous field signal 2, the subtraction circuit
9,絶対値変換および累算回路10を経て、内挿ブロック毎の動きφフィールド間差分信号30を出力し、適応動き内挿切替制御回路6の入力となる。 9, after the absolute value conversion and accumulation circuit 10, and outputs the motion φ field difference signal 30 for each interpolation block, the adaptive motion within 挿切 exchange input of the control circuit 6. また、これらの信号は乗算回路11でフィールド内挿比が荷重され、加算回路12 Further, these signals are field interpolation ratio is the load by the multiplication circuit 11, adder circuit 12
を経て、動きφフィールド内挿信号、すなわ、線形内挿信号32を形成する。 Through, to form a motion φ field interpolation signal, words, a linear interpolation signal 32.

動き補正フィールド内挿信号31と線形内挿信号32は、 Motion compensation field interpolation signal 31 and the linear interpolation signal 32,
適応動き内挿切替制御回路6の出力である適応内挿切替係数β,(1−β)を用いて乗算回路11,加算回路12により荷重加算され、動き内挿出力信号35となる。 Adaptive 挿切 exchange coefficient which is the output of the adaptive motion in 挿切 exchange control circuit 6 beta, is weighted addition by the multiplication circuit 11, the adding circuit 12 using (1-beta), the movement in the interpolation output signals 35.

適応動き内挿切替制御回路6は、動き内挿信号として、動き補正フィールド内挿信号を出力させるか、または線形内挿信号を出力させるか、または両者の荷重加算を出力するかを判定する回路であり、動きベクトルの大きさ、動き補正フィールド間差分値、動きφフィールド間差分値をパラメータとして、内挿ブロック単位に制御信号を出力する。 Adaptive motion in 挿切 exchange control circuit 6, as No. motion within 挿信, circuit judges whether to output the motion compensated field No. 挿信, or to output the linear inside No. 挿信, or outputs the weighted addition of the two , and the size of the motion vector, motion compensation inter-field difference value, as a motion-φ field differential value parameter, outputs a control signal to the interpolation block.

上記本実施例では、内挿は内挿ブロック毎(4画素× The In this embodiment, the interpolation is interpolation each block (4 pixels ×
2ライン)に行なう例を示したが、これを画素毎に処理しても同様な効果が期待できる。 An example is shown for performing the two lines), which similar effects processing for each pixel can be expected. ただし、画素毎に内挿処理を行なう場合、ノイズによる内挿エラーなどを新たに考慮する必要がある。 However, when performing interpolation processing for each pixel, newly it is necessary to consider such an interpolation error due to noise.

また、上記実施例では、フィールド内層の補正例について説明したが、フレーム内挿の補正についても同様に本実施例を適用できる。 In the above embodiment has been described correction example of the field inner layer, you can apply the present embodiment similarly applies to the correction of the frame interpolation.

さらに、上記本実施例は特にTV方式変換装置に関して説明しているが、動きベクトルを用いて動き補正を行なう他の装置にも充分適用可能である。 Further, the present embodiment has been described with respect to particular TV system conversion apparatus is sufficient applicable to other apparatus for performing motion compensation using the motion vector. この例としては、 An example of this,
高能率符号化方式として送信側でフィールドの間引きを行ない、受信側で動きベクトルを用いて間引かれフィールドを再生する場合にも適用できる。 It performs thinning fields at the transmission side as a high efficiency coding method, can be applied to a case of reproducing the field decimated by using the motion vector on the receiving side. また、近年急速に進歩している高品質TV(ハイビジョン)にも動きベクトル検出と動き内挿を行っている方式もあるので、これにも適用できる。 Further, since the recent rapid progress to have high-quality TV system that performs motion vector detection and motion interpolation to (HDTV) also can be applied thereto.

(発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば、従来動きベクトルの検出が不可能な動画領域においても動き補正が適用できるので、画像歪みの軽減された画像を得ることができる。 As has been described (Effect of the Invention) According to the present invention, since it also applies motion compensation in the moving area can not be detected in the conventional motion vector, it is possible to obtain a relief image of the image distortion.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

第1図は本発明の実施例を示すTV方式変換装置における動き内挿ブロック図、 第2図は従来の線形内挿処理を示す図、 第3図は従来の線形内挿と動き補正内挿を示す図、 第4図は従来のTV方式変換装置における動き内挿ブロック図、 第5図は動きベクトル検出ブロックサイズを示す図、 第6図は従来の動きベクトル検出ブロック図、 第7図は初期偏位ベクトル選択用の動きベクトルを示す図、 第8図は細い縦線の動きを示す図、 第9図は動き内挿後の縦線を示す図である。 Figure 1 is a motion interpolation block diagram of TV system conversion apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 shows a conventional linear interpolation process, FIG. 3 is a conventional linear interpolation and the motion-compensated interpolation shows a fourth diagram the motion interpolation block diagram of the conventional TV system conversion apparatus, FIG. 5 is a diagram showing the motion vector detection block size, FIG. 6 is a conventional motion vector detection block diagram, FIG. 7 is shows the motion vector of the initial vector selection, FIG. 8 is a diagram showing the motion of a thin vertical line, FIG. 9 is a diagram showing a vertical line of motion within after interpolation. 1……現フィールド信号、 2……前フィールド信号、 3……動きベクトル検出回路、 4……平均ベクトル演算回路、 5……動きベクトル選択回路、 6……適応動き内挿切替制御回路、 7……動きベクトル補正回路、 8……動き補正用メモリ、 9……減算回路、 10……絶対値変換及び累算回路、 11……乗算回路、12……加算回路、 21……動き検出信号、22……画素勾配判定信号、 23……動きベクトル、24……平均動きベクトル、 25……動きベクトル(V)、 26……動きベクトル((1−α)V)、 27……フィールド内挿比(1−α)、 28……フィールド内挿比(α)、 29……動き補正フィールド間差分信号、 30……動きφフィールド間差分信号、 31……動き補正フィールド内挿信号、 32……線形内挿信号、33……適応切替係数(β)、 34……適 1 ...... current field signal, 2 ...... pre-field data, 3 ...... motion vector detection circuit, 4 ...... average vector computing circuit, 5 ...... motion vector selection circuit, 6 ...... adaptive motion within 挿切 exchange control circuit, 7 ...... motion vector correction circuit, 8 ...... motion correction memory, 9 ...... subtraction circuit, 10 ...... absolute value conversion and accumulation circuit, 11 ...... multiplier circuit, 12 ...... adder circuit, 21 ...... motion detection signal , 22 ...... pixel gradient determining signal, 23 ...... motion vector, 24 ...... average motion vector, 25 ...... motion vector (V), 26 ...... motion vector ((1-α) V), 27 ...... field interpolation ratio (1-α), 28 ...... field interpolation ratio (alpha), 29 ...... motion compensation inter-field difference signal, 30 ...... motion φ inter-field difference signal, 31 ...... motion compensation field interpolation signal, 32 ...... linear interpolation signal, 33 ...... adaptive switching coefficient (beta), 34 ...... suitable 切替係数(1−β)、 35……動き内挿出力信号。 Switch factor (1-β), 35 ...... movement in interpolation output signals.

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】 (57) [the claims]
  1. 【請求項1】ディジタル化したテレビジョン信号をm画素×nライン(m,nは整数)のブロックに細分化し、ブロック毎に1フィールド以上離れた信号間で動きベクトルを検出し、該検出した動きベクトルを用いて動き補正したフィールド内挿信号と動きφのフィールド内挿信号とを、動きベクトル検出ブロックサイズ以下の大きさの内挿ブロック単位または画素単位で適応的に切り替えを含む荷重加算を行う動き内挿方法において、 被内挿ブロックまたは被内挿画素が、動きベクトルの大きさが閾値A(Aは0を含む整数)以下であって被内挿ブロックまたは被内挿画素の画像勾配が閾値C(Cは整数)以上であるという条件を満足する時は動きベクトルが検出されていないと判定し、 上記被内挿ブロックまたは被内挿画素の周辺の動きベク 1. A digitized television signal m pixels × n lines (m, n is an integer) divided into blocks of, detecting a motion vector between signals having a one field or more for each block, the detected a field No. 挿信 motion corrected field interpolation signal and motion φ using a motion vector, a weighted addition including adaptively switched interpolation block units or pixel of the motion vector detection block size following dimensions in motion within interpolation method for performing, the interpolation block or the inside interpolation element is image gradient of the interpolation block or the inside interpolated prime equal to or less than (integer including 0 a) threshold a is the magnitude of the motion vector There threshold C (C is an integer) it determines that the motion vector is not detected when satisfying the condition that at least, the motion vector of the periphery of the object interpolation block or the inside interpolated prime ルの大きさが閾値B(Bは0を含む整数)以上の動きベクトルを平均したものを上記被内挿ブロックまたは被内挿画素の動きベクトルとして動き補正フィールド内挿信号を得、 該得られた動き補正フィールド内挿信号と上記動きφのフィールド内挿信号とを適応的に切り替えを含む荷重加算を行うことにより、動きベクトルが検出されない信号の動きを補正することを特徴とする動きベクトルを用いた動き内挿方法。 Le size threshold B (B is an integer including zero) to obtain a motion compensation field No. 挿信 an average of the above motion vector as the motion vector of the interpolation block or the inside interpolated prime above, are 該得a motion compensation field No. 挿信 and field No. 挿信 of the motion φ by performing adaptively weighted addition including switched, the motion vector and correcting the motion signal motion vector is not detected movement within the interpolation method using.
  2. 【請求項2】ディジタル化したテレビジョン信号をm画素×nライン(m,nは整数)のブロックに細分化し、ブロック毎に1フィールド以上離れた信号間で動きベクトルを検出し、該検出した動きベクトルを用いて動き補正したフィールド内挿信号と動きφのフィールド内挿信号とを、動きベクトル検出ブロックサイズ以下の大きさの内挿ブロック単位または画素単位で適応的に切り替えを含む荷重加算を行う動き内挿装置において、 被内挿ブロックまたは被内挿画素が、動きベクトルの大きさが閾値A(Aは0を含む整数)以下であって被内挿ブロックまたは被内挿画素の画像勾配が閾値C(Cは整数)以上であるという条件を満足する時は、動きベクトルが検出されていないと判定する手段と、 上記被内挿ブロックまたは被内挿画素の周辺 2. A digitized television signal m pixels × n lines (m, n is an integer) divided into blocks of, detecting a motion vector between signals having a one field or more for each block, the detected a field No. 挿信 motion corrected field interpolation signal and motion φ using a motion vector, a weighted addition including adaptively switched interpolation block units or pixel of the motion vector detection block size following dimensions the motion interpolation device which performs, the interpolation block or the inside interpolation element is image gradient of the interpolation block or the inside interpolated prime equal to or less than (integer including 0 a) threshold a is the magnitude of the motion vector near but when satisfying the condition that (a C integer) threshold C or more in which the means for determining a motion vector has not been detected, the object interpolation block or the inside interpolated prime 動きベクトルの大きさが閾値B(Bは0を含む整数)以上の動きベクトルを平均したものを上記被内挿ブロックまたは被内挿画素の動きベクトルとして動き補正フィールド内挿信号を得る手段と、 該得られた動き補正フィールド内挿信号と上記動きφのフィールド内挿信号とを適応的に切り替えを含む荷重加算を行うことにより、動きベクトルが検出されない信号の動きを補正する手段と を具備することを特徴とする動きベクトルを用いた動き内挿装置。 Means for obtaining a motion compensation field No. 挿信 as the motion vector of the interpolation block or the inside interpolated prime the an average of the above motion vector magnitude threshold B (an integer including B 0) of the motion vector, by performing weighted addition including adaptively switching between 該得 is motion compensation field No. 挿信 and field No. 挿信 of the motion phi, and means for correcting the movement of the signal motion vector is not detected motion interpolation apparatus using a motion vector, characterized in that.
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