JP3172039B2 - 画像の動き推定装置 - Google Patents

画像の動き推定装置

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JP3172039B2
JP3172039B2 JP12174894A JP12174894A JP3172039B2 JP 3172039 B2 JP3172039 B2 JP 3172039B2 JP 12174894 A JP12174894 A JP 12174894A JP 12174894 A JP12174894 A JP 12174894A JP 3172039 B2 JP3172039 B2 JP 3172039B2
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亮一 川田
高宏 浜田
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ケイディーディーアイ株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は画像の動き推定装置に関
し、特に、動きベクトルを用いたフィールド内挿方法に
用いて好適な、画像中のエッジ度の比較的大きい部分の
みを用いて動き推定を行えるようにした画像の動き推定
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】テレビジョン画像を含む一般の動画像
は、毎秒一定のフレームレートで静止画像を次々と表示
することを基本原理とし、時間的に連続した信号として
は与えられていない。
【0003】例えば、放送テレビジョン方式をみると、
日本では、30フレーム/秒のフレームレートが採用さ
れ、一方、ヨーロッパ諸国では、25フレーム/秒のフ
レームレートが採用されている。したがって、これらの
フレームレートが異なるテレビジョン方式を採用する国
の間で、放送プログラムを交換する場合には、フレーム
レートの変換技術が不可欠となる。
【0004】図7は該フレームレートの変換の原理図を
示す。図は、フレームレートが、25フレーム/秒の画
像(a25、b25、c25、…)から、フレームレートが、
30フレーム/秒の画像(a30、b30、c30、…)への
変換を示しており、今、a25フレームとa30フレームと
を同期させたとすると、フレームレートの比率は、2
5:30=5:6であるから、6フレームおきに、両者
のフレームが同期することになる。
【0005】同期するフレームは、元の画像のフレーム
をそのまま使用できるが、同期しないフレームは元の画
像の隣接する2フレームから、内挿により作成される。
例えば、b30フレームは、隣接するa25フレームとb25
フレームの内挿により作成され、c30フレームは、隣接
するb25フレームとc25フレームの内挿により作成され
る。この内挿フレームすなわち内挿フィルドを生成する
際、元の画像の動きを補正することが必要になる。
【0006】この動き補正をしてフィールド内挿を行う
際の種々の動き推定においては、従来、画像中の動きの
一様性を仮定し、1フィールドの画像を多数のブロック
に分けて、ブロック毎に動き推定を行うようにしてい
る。具体的には、隣合う2枚のフィールド同士でブロッ
ク毎に動きを検出し、そのベクトルに基づき、内挿フィ
ールドを前記2枚のフィールドを参照して作成する。
【0007】なお、前記した動きベクトルを用いたフィ
ールド内挿方法に関しては、本出願人の特許である、特
公平3−25119号公報「動き量を用いた動画像フレ
ームレート変換方式」等に詳細に説明されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現実の
画像には、同一ブロック内に動きのない画像と動きのあ
る画像とが混在するということは頻繁にある。例えば、
スポーツ中継の映像で現れるスーパーインポーズの時間
表示の背景が流れている場合等において、これをブロッ
ク分割した時に、該時間表示の一部と背景とが同一ブロ
ック内に混在することになる。
【0009】図6は、この一例を示すものであり、(a)
図は前フィールド11の任意の1本のラスタ11cの画
素値を表し、(b) 図は現フィールドの同じ位置のラスタ
の画素値を示している。なお、フィールド11は、スー
パーインポーズされた文字領域11a(空白部)と、背
景11b(斜線部)とから構成されているものとする。
図示した例では、(a) 図と(b) 図とを比べると明らかな
ように、スーパーインポーズされた文字領域は動かない
のに、背景は大きく動いていることがわかる。
【0010】上記の場合、同一ブロック内に文字領域1
1aの一部と背景11bの一部とが混在すると、静止し
ているはずの文字領域に対して、0でない動きベクトル
が割り当てられる時がある。そうすると、内挿画像は、
文字領域で歪みを生じ、図6のような場合には、背景1
1bに、時間の表示がひきずられるように見える変換映
像となるという問題があった。
【0011】この発明の目的は、前記した従来技術の問
題点を除去し、前景にある文字等の画像が、流れる背景
のもとでも、内挿画像において、なるべく歪みを生じな
いような動き補正フィールド内挿を行うことができる、
画像の動き推定装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】前記した目的を達成する
ために、本発明は、2枚の画像から動きを推定する画像
の動き推定装置において、順次入力する画像の低周波成
分と高周波成分を抑圧する帯域通過特性を有するフィル
タ手段と、該フィルタ手段の出力のうち、予め定められ
た大きさのしきい値以上の値を出力することにより、画
像の輪郭部を強調するデータ変換手段と、該データ変換
手段から順次出力された前記2枚の画像の出力を比べ
て、画像の動きを推定する動き推定部とを具備した点に
特徴がある。
【0013】
【作用】本発明によれば、まず1枚目の画像が前記帯域
特性を有するフィルタ手段に入力し、その出力値のう
ち、前記しきい値以下の値が0に置換される。次いで、
2枚目の画像が、前記と同様に、帯域特性を有するフィ
ルタ手段に入力し、その出力値のうち、前記しきい値以
下の値が0に置換される。この処理により、文字領域の
輪郭部等のエッジ度の大きい部分のみが値をもち、背景
部等のエッジ度の小さい部分は抑圧されることになる。
続いて、動き推定部は、これらのデータに基づいて、動
き推定を行う。この結果、前記文字領域の輪郭部等は流
れの大きい背景等に引きずられることなく、エッジのは
っきりした領域が歪みなく再生された動き補正内挿画像
を得ることができる。
【0014】
【実施例】以下に、図面を参照して、本発明を詳細に説
明する。まず、本発明の原理を説明する。本発明は、人
間の視覚の性質を利用している。人間の網膜における視
覚処理は、画像を大局的に見て、画像のエッジを敏感に
とらえる。このため、視覚は、画像中の物体の輪郭の変
化には、とりわけ敏感である。逆に、画像の緩かに変化
する部分、および非常に細かいランダムな変化に対して
は、比較的鈍感である。そこで、本発明では、動きベク
トルの計算をする2枚の画像に、まず2次元の帯域フィ
ルタをかけ、低周波成分(緩かな変化部)と、高周波成
分(非常に細かい変化部)を抑圧する。そうすると、出
力画像は、画像中の各部のエッジ度、すなわちエッジの
明瞭度に比例した値をもつことになる。
【0015】例えば、スーパーインポーズされた時間表
示の背景が流れているような場合、時間表示の輪郭は、
当然のことながら、はっきりとしたエッジとなってい
る。すなわち、エッジ度が大である。一方、流れる背景
の方は、カメラの蓄積効果のため、はっきりしたエッジ
が存在することは少ない。すなわち、エッジ度が小であ
る。
【0016】したがって、前記したように、動きベクト
ルの計算をする2枚の画像(ブロック)に、予め定めら
れた帯域幅の2次元の帯域フィルタをかけることによ
り、文字領域の輪郭部には大きな出力値が得られ、背景
部には小さな出力値が得られることになる。その後、前
記小さな出力値に対しては、適当なしきい値を適用して
0と置き換えることにより、前記大きな出力値、すなわ
ち文字領域の輪郭部のみが値をもち、背景部は抑圧され
ることになる。
【0017】以上の処理を行った後に動き推定を行う
と、前記文字領域は背景の値の変化に引きずられること
なく、エッジのはっきりした文字領域が歪みなく再生さ
れた動き補正内挿画像を得ることができる。
【0018】次に、本発明の一実施例を、図1を参照し
て説明する。図において、1はx軸方向(水平方向)の
低域通過フィルタ、2はy軸方向(垂直方向)の低域通
過フィルタであり、3は前記低域通過フィルタ1とは通
過帯域幅が異なるx軸方向(水平方向)の低域通過フィ
ルタ、4は前記低域通過フィルタ2とは通過帯域幅が異
なるy軸方向(垂直方向)の低域通過フィルタである。
ここに、低域通過フィルタ1、2、および3、4の縦続
型は、それぞれ、2次元の低域通過フィルタを実現して
いる。減算器5は、前記低域通過フィルタ1、2の出力
から、前記低域通過フィルタ3、4の出力を減算する。
この低域通過フィルタ1〜4および減算器5により、2
次元の帯域フィルタが形成されている。
【0019】すなわち、図2に示されているように、前
記低域通過フィルタ1、2によって形成されるフィルタ
特性が図の曲線a1 のようになり、前記低域通過フィル
タ3、4によって形成されるフィルタ特性が図の曲線a
2 のようになるとすると、前記減算器5における特性
は、前記曲線a1 からa2 を引いた特性a3 のように、
2次元の帯域フィルタ特性になる。
【0020】次に、6は前記2次元の帯域フィルタ出力
値をアドレスとし、該アドレスに対応するデータを出力
するROMである。このROM6には、例えば、図3に
示されているように、2次元の帯域フィルタ出力値の内
の絶対値がd以下の値を0に置き換え、その絶対値がd
より大きい出力値に対しては、dを0に近づく方向で加
減して出力するデータが格納されている。
【0021】このデータ変換は、ROM6の入力をa、
ROM6の出力をb、そしてdを適当な大きさのしきい
値とすると、次式のように表すことができる。
【0022】
【数1】 以上のことから、ROM6の出力は、エッジ度の小さい
部分は0となり、エッジ度の大きい部分は0でない出力
を持つことになる。
【0023】このROM6の出力は動き推定部7に入
る。この動き推定部7は、該ROM6の出力に基づい
て、フィールド内挿に適した動きベクトルを検出する。
なお、該動き推定部7によって検出された動きベクトル
は、例えば前記特公平3−25119号公報「動き量を
用いた動画像フレームレート変換方式」の第6図に示さ
れている画像信号の動き量vx 、vy となる。
【0024】以上のように、本実施例によれば、動きの
ない画像と動きのある画像とが混在した画像からなるブ
ロックのうち、画像の緩かに変化する部分、および非常
に細かいランダムに変化する部分は、前記2次元の帯域
フィルタにより除去され、また、流れる背景のような画
像が有する小さなエッジ度のエッジは前記ROM6によ
るデータ変換により除去される。したがって、該ROM
6からは、スーパーインポーズされた時間表示等の文字
領域のような大きなエッジ度のエッジが抽出され、これ
が動き推定部7に入る。このため、動き推定部7は、静
止している文字領域に対して、0の動きベクトルを割り
当てることができるようになる。
【0025】次に、本発明の第2実施例を、図4を参照
して説明する。図において、減算器5の前段の回路は、
図1と同一または同等であるので、図示を省略されてい
る。この実施例は、図1のROM6と動き推定部7との
間に、低域通過フィルタ8を設けた点に特徴がある。
【0026】この実施例によれば、図3に示されている
ようなROM6の出力の波形を図5に示されているよう
に滑らかにすることができ、動き推定部7における処理
を簡単化および安定化できるというメリットがある。
【0027】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、エッジ度の比較的大きい部分のみを取り出す
ことができ、かつ該部分のデータを用いて動き推定をす
ることができるようになる。この結果、例えば、動き補
正フレームレート変換器等において、スーパーインポー
ズされた文字等が、流れる背景に引きずられるような変
換画像の歪みを、容易に防止することができるという効
果を期待することができる。また、このため、高品質の
内挿フレームあるいは内挿フィルドを生成することがで
きるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例の構成を示すブロック図で
ある。
【図2】 図1の帯域フィルタの説明図である。
【図3】 図1のROMのデータ変換の説明図である。
【図4】 本発明の第2実施例の要部のブロック図であ
る。
【図5】 第2実施例のLPFの出力の波形図である。
【図6】 スーパーインポーズされた文字領域と動きの
ある背景とからなる画像の一例を示す図である。
【図7】 フレームレートの変換の原理を示す図であ
る。
【符号の説明】
1〜4…低域通過フィルタ、5…減算器、6…ROM、
7…動き推定部、8…低域通過フィルタ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−22752(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 7/01

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2枚の画像から動きを推定する画像の動
    き推定装置において、 順次入力する画像の低周波成分
    と高周波成分を抑圧する帯域通過特性を有するフィルタ
    手段と、 該フィルタ手段の出力のうち、予め定められた大きさの
    しきい値以上の値を出力することにより、画像の輪郭部
    を強調するデータ変換手段と、 該データ変換手段から順次出力された前記2枚の画像の
    出力を比べて、画像の動きを推定する動き推定部とを具
    備したことを特徴とする画像の動き推定装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の画像の動き推定装置に
    おいて、 前記データ変換手段の次段に、入力波形を滑らかにする
    ための低域通過フィルタを接続したことを特徴とする画
    像の動き推定装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載の画像の動き推
    定装置において、 前記帯域特性を有するフィルタ手段は、 第1のフィルタ特性を有する水平および垂直方向の低域
    通過フィルタと、該第1のフィルタ特性とは通過帯域幅が異なる 第2のフ
    ィルタ特性を有する水平および垂直方向の低域通過フィ
    ルタと、 前記両低域通過フィルタの出力を減算する減算器とから
    構成されていることを特徴とする画像の動き推定装置。
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US6943827B2 (en) 2001-04-16 2005-09-13 Kddi Corporation Apparatus for monitoring quality of picture in transmission
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