JP3282692B2 - 動画像合成方法および動画像合成装置 - Google Patents

動画像合成方法および動画像合成装置

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JP3282692B2 JP20253193A JP20253193A JP3282692B2 JP 3282692 B2 JP3282692 B2 JP 3282692B2 JP 20253193 A JP20253193 A JP 20253193A JP 20253193 A JP20253193 A JP 20253193A JP 3282692 B2 JP3282692 B2 JP 3282692B2
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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、画像を静止領域と動領
域に分離し、静止領域は高精細に、動領域はリアルタイ
ムに画像を処理する静/動適応型の動画像合成方法およ
び動画像合成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】オフセットサンプリングされた画像の高
精細化を図る方法として、静/動適応型画像処理方法が
用いられている。この方法は画像中の静止領域と動領域
を分離し、それぞれ適応的に別の処理を施す方法であ
る。オフセットサンプリングとは、フィールドごとにサ
ンプリング画素をずらし、画像中の異なるn個の画素を
nフィールドかけて順にサンプリングする方法である。
【0003】このような方法でサンプリングされた画像
において、nフィールドの間に輝度変化がない領域(静
止領域)は、nフィールド間の画像と各フィールドごと
のサンプリング位置関係が再現されるように合成するこ
とにより、サンプリング密度が高められ高精細化が可能
となる。
【0004】一方、nフィールド間に輝度変化がある領
域(動領域)では、上記静止領域と同様にnフィールド
分の画像を用いて画像を作成すると、輝度変化した領域
の輝度がそのまま現れて多重像となる。そこで、輝度変
化した領域を多重像としないために、nフィールド間で
輝度変化が生じた領域を動領域として検出し、動領域は
現フィールド画像のみ用いてフィールド内内挿などによ
り作成する。このように作成した動領域の精細度は静止
領域に比べ低くなるが、人間の目が動領域に対しては解
像力が低いことを考えれば、静止領域のみ高解像度化す
ることにより、全体として高精細な動画像を出力するこ
とが可能である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、一
度輝度変化が生じるとその後輝度変化がなくなっても、
輝度変化が起きてからnフィールド間は動領域としなけ
ればならない。例えば、動いている物体が通過した後の
背景は、物体が通過した後nフィールド間は輝度変化が
ないにもかかわらず、物体をサンプリングした画素が次
に背景をサンプリングするまでのnフィールド間は動領
域として扱い、多重像としないために現フィールドでサ
ンプリングした画素のみ用いて画像を生成しなければな
らない。このため、輝度変化がなくなっても静止画像と
して高精細化することができず、nフィールドの時間だ
け動領域として低解像度画像にしなければならない。特
にnが大きい場合には、輝度変化がなくなった領域の解
像度はnフィールドの時間だけ劣化することになり、画
質の回復が遅れることになる。
【0006】本発明の目的は、nフィールドでサンプリ
ングした画像を用いて検出した動領域の中で、m−1フ
ィールド前から現フィールドまでに輝度変化がない領域
を検出し(0<m<n)、この領域の解像度劣化を防
ぎ、画質を向上させることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記従来技術の課題を解
決するため、本発明にかかる動画像合成方法は、フィー
ルドごとにサンプリング画素をずらし、画像中のn個
(nは自然数)の画素をnフィールドかけて順サンプ
リングする方法で生成された画像信号を複数に分岐し、
各分岐された画像信号を動き状態に応じて異なる処理を
施し、これらの複数の画像信号を合成する方法におい
て、n−1フィールド前から現フィールドまでのnフィ
ールド間におけるサンプリングした前記画像の2フィー
ルド間の信号差を加算して第1の検出信号を出力し、
つm−1フィールド前(mは自然数、0<m<n)から
現フィールドまでのmフィールド間におけるサンプリン
グした前記画像の2フィールド間の信号差を加算して第
2の検出信号を出力し、nフィールド間の画像を用いて
生成した第1の生成画像と、mフィールド間のうち少な
くとも2つ以上の画像を用いて生成した第2の生成画像
と、現フィールド画像のみ用いて生成した第3の生成
像の、合わせて3種類以上の画像を、前記第1の検出信
号並びに前記第2の検出信号をしきい値と比較を行な
い、第1の検出信号がしきい値以下である場合には、第
1の生成画像に切り替え、第1の検出信号並びに前記第
2の検出信号がしきい値以上である場合には第3の生成
画像に切り替え、その他の場合には、第2の生成画像に
切り替えて画像を生成するものである。
【0008】また、本発明にかかる動画像合成装置は、
フィールドごとにサンプリング画素をずらし、画像中の
n個(nは自然数)の画素をnフィールドかけて順
ンプリングする方法で生成された画像信号を入力信号と
する画像合成装置であって、n−1フィールド前から現
フィールドまでのnフィールド間におけるサンプリング
した前記画像の2フィールド間の信号差を加算して第1
の検出信号を出力する手段と、m−1フィールド前から
現フィールドまでのmフィールド間におけるサンプリン
グした前記画像の2フィールド間の信号差を加算して第
2の検出信号を出力する手段と、nフィールド間の画像
を用いて第1の生成画像を生成する手段と、mフィール
ド間のうち少なくとも2つ以上の画像を用いて第2の生
画像を生成する手段と、現フィールド画像のみ用いて
第3の生成画像を生成する手段と、前記nフィールド間
の画像を用いて生成した第1の生成画像と、前記mフィ
ールド間のうち少なくとも2つ以上の画像を用いて生成
した第2の生成画像と、前記現フィールド画像のみ用い
て生成した第3の生成画像の、合わせて3種類以上の画
像を、前記第1の検出信号並びに前記第2の検出信号を
しきい値と比較を行ない、記第1の検出信号がしきい値
以下である場合には、第1の生成画像に切り替え、第1
の検出信号並びに前記第2の検出信号がしきい値以上で
ある場合には、第3の生成画像に切り替え、その他の場
合には、第2の生成画像に画像を生成する手段を備えた
ものである。
【0009】
【作用】本発明に係わる動画像合成方法および動画像合
成装置によれば、nフィールド間動領域としなければな
らない領域の中で、現フィールドからm−1フィールド
前までのmフィールド間に輝度変化がない領域(以下準
動領域とする)について、高解像度化した動画像を得
る。静止領域と動領域のほかに準動領域を設定し、準動
領域の解像度が改善されるため、全体として高画質な動
画像が得られる。
【0010】
【実施例】<実施例> 本発明の実施例の概略構成を図1に示す。図1におい
て、1は画像信号入力部、2はフィールド画像メモリ、
3はセレクタ、4は準動画像信号補間器、51は動領域
検出部、52は準動領域検出部、53は減算器、54は
加算器、55は検出信号処理回路、6は画像信号合成
部、7は画像信号出力部を示し、Sは位置制御信号、M
は1フィールド画像メモリ、M(1A)からM(4B)
はそれぞれ図2に示す各画素位置のフィールド画像メモ
リ、F8からF0は8フィールド前から現フィールドま
での任意の画像信号で、セレクタ3でセレクトされた結
果を表している。I1は静止画像信号、I2 は動画像
信号、I3は準動画像信号、K2は動領域検出信号(K
2 は実数、0≦K2≦1)、K3 は準動領域検出信
号(K3は実数、0≦K3 ≦1、K3≦K2 )、I
outは出力画像信号を示す。動画像信号I2は、公知
の方法によりサンプリング画素の平均をとって作成され
るものとする。
【0011】図2は画像中の一部の画素に対応するもの
で、基本的には2×4個を1ユニットとしており、1ユ
ニットは1A,1B,……,4A,4Bの画素からな
り、その動作は第1のフィールドで各画素1Aがサンプ
リングされ、次に各画素1Bがサンプリングされ、これ
で1フレームとなる。以下、順次2A,2B,……,4
A,4Bがサンプリングされ、いわゆるオフセットサン
プリングが施される。
【0012】実施例では、前記nをn=8とし、図2に
示すように画像中の異なる8個の画素を7フィールド前
の番号1Aの画素から現フィールドの番号4Bの画素ま
で、8フィールドかけて1A,1B,2A,2B,3
A,3B,4A,4Bの順にサンプリングし、前記mを
m=5として7フィールド前から4フィールド前(すな
わち、1A〜2B)までに輝度変化があり、4フィール
ド前から現フィールド(2B〜4B)までの5フィール
ド間には輝度変化がない場合を準動領域として扱うもの
とする。
【0013】図1において、1フィールドずつ順にサン
プリングした画像を、位置制御信号Sによって画素位置
ごとに切り替えて1Aから4Bのフィールド画像メモリ
2に蓄積する。静止画像は、位置制御信号Sにより、1
Aから4Bまでの画素を順に切り替えて読み出しを行っ
て作成する。
【0014】準動画像は、現フィールドから4フィール
ド前までの画像を用いて、準動画像信号補間器4におい
て非サンプリング画素を補間により作成し、画素位置ご
とに画像データを出力する。準動画像の作成方法は、図
3に斜線で示す2Bから4Bまでの画素、つまり4フィ
ールド前から現フィールドまでの画素からなる画像信号
を用い、一方、4フィールド前よりも過去にサンプリン
グした1A,1B,2A(図3の罫線が施されていない
もの)の画素の信号については2Bから4Bまでの画
用いて平均によって決め、画素補間することによりフ
ィールド画像を作成する。
【0015】画像合成は、画像信号合成部6において、
静止画像,動画像,準動画像の3種類の画像を、動領域
検出信号K2 と準動領域検出信号K3 により切り替えて
行う。動領域検出信号K2 は、動領域検出部51におい
て現フィールドから8フィールド前の間にサンプリング
した画像信号F0からF8の2フィールド間の信号差を
加算して求める。準動領域検出信号K3 は、準動領域検
出部52において現フィールドから4フィールド前の間
にサンプリングした画像信号F0からF4の2フィール
ド間の信号差を加算して求める。2フィールド間の信号
差の合計が大きい場合には、動領域検出信号K2 および
準動領域検出信号K3 を1とし、信号差の合計がない場
合には0となるように検出信号処理回路55において決
定する。画像信号合成部6において、図4に示すように
動領域検出信号K2 が0の場合には静止画像信号I1
出力し、動領域検出信号K2 が1で準動領域検出信号K
3が0の場合には動画像信号I2 を出力し、動領域検出
信号K2 と準動領域検出信号K3 がともに1の場合には
準動画像信号I3 を出力する。
【0016】以上のようにして、動領域検出信号K2、
準動領域検出信号K3 によって、すなわち、検出した
信号の大きさに応じて静止領域,動領域,準動領域の各
領域ごとに切り替えて合成することにより、高解像度化
された高品質な動画像を得る。 <参考例次に本発明と基本構成を同じくする参考例について説明
する。 参考例 でも、図1に示した概略構成図を用いて静
止画像,動画像,準動画像をそれぞれ領域を切り替えて
画像合成する。ただし参考例では、単に静止領域と動領
域と準動領域を検出した信号の大きさに応じて切り分け
て画像合成するのではなく、合成比率を段階的に変化さ
せて画像合成を行うものである。
【0017】実施例と同様に、まず、静止画像,動画
像,準動画像を作成し、動領域検出部51で動領域,準
動領域検出部52で準動領域を検出する。画像中、ある
画素に注目し、注目画素の静止画像信号をI1、動画像
信号をI2 、準動画像信号をI3、動領域検出信号を
K2 (K2は実数、0≦K2 ≦1)、準動領域検出
信号をK3(K3 は実数、0≦K3≦1,K3 ≦K
2)とすると、出力される画像信号Ioutは次式のよ
うに表される。
【0018】 Iout =I1 ×(1−K2 )+I2 ×(K2 −K3 )+I3 ×K3 例えば、ある画素について検出した動領域検出信号K
2 、準動領域検出信号K3 が、K2 =K3 =0のときに
は100%静止領域であり、K2 =1,K3 =0のとき
には100%動領域、K2 =K3 =1のときには100
%準動領域になる。K2 =0.5,K3 =0.3のとき
には、静止領域と動領域が50%ずつであり、動領域の
50%のうち、全体の30%分が準動領域になる。すな
わち静止画像信号I1 を50%、動画像信号I2 を20
%、準動画像信号I3 を30%の割合で合成する。
【0019】以上のようにして、静止領域と動領域は、
0から1までの任意の実数値をとる動領域検出信号K2
の大小に応じて、両領域の混合比率を段階的に変えて画
像を合成する。動領域として検出された領域の中でも準
動領域として検出された領域は、同様に0から1までの
任意の実数値をとる準動領域検出信号K3 の大小に応じ
て、動領域と準動領域の混合比率を段階的に変えて画像
を合成する。
【0020】以上では本発明の実施例と参考例を述べた
が、本発明の精神を脱することなく種々の変更が可能な
ことは言うまでもない。例えば、上記実施例では画像を
8フィールドかけてサンプリングする例を示したが、一
般に画像をnフィールドでサンプリングするものとし、
現フィールドからmフィールド前までを輝度変化がない
フィールドとすれば、任意のサンプリング方法による画
像から任意の準動領域を検出し、任意の準動画像を形成
して画像合成することにより、高品質な動画像を得るこ
とが可能となる。
【0021】さらに、mを固定値とするだけでなく、m
=1,2…,n−1としm段階にすれば、静止領域と動
領域と、m段階の準動領域の画像合成が可能となり、さ
らに高品質な動画像を得ることができる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる動
画像合成方法および動画像合成装置は、静止領域と動領
域のほかに準動領域を設定して画像合成を行うため、常
に解像度の高い高品質な動画像を得ることができる。さ
らに、準動領域を多段階にわけて画像合成することによ
り、より解像度の高い高品質な動画像を得ることが可能
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の概略構成図である。
【図2】実施例における画像のサンプリング位置と順序
の説明図である。
【図3】実施例におけるサンプリング画素から準動画像
を生成するための説明図である。
【図4】動領域検出信号と準動領域検出信号の入力に対
する出力画像信号を表した図である。
【符号の説明】
1 画像信号入力部 2 フィールド画像メモリ 3 セレクタ 4 準動画像信号補間器 51 動領域検出部 52 準動領域検出部 53 減算器 54 加算器 55 検出信号処理回路 6 画像信号合成部 7 画像信号出力部 S 位置制御信号 M 1フィールド画像メモリ M(1A) 画素1Aの位置のフィールド画像メモリ M(1B) 画素1Bの位置のフィールド画像メモリ M(2A) 画素2Aの位置のフィールド画像メモリ M(2B) 画素2Bの位置のフィールド画像メモリ M(3A) 画素3Aの位置のフィールド画像メモリ M(3B) 画素3Bの位置のフィールド画像メモリ M(4A) 画素4Aの位置のフィールド画像メモリ M(4B) 画素4Bの位置のフィールド画像メモリ F0 現フィールドの画像信号 F1 1フィールド前の画像信号 F2 2フィールド前の画像信号 F3 3フィールド前の画像信号 F4 4フィールド前の画像信号 F5 5フィールド前の画像信号 F6 6フィールド前の画像信号 F7 7フィールド前の画像信号 F8 8フィールド前の画像信号 I1 静止画像信号 I2 動画像信号 I3 準動画像信号 K2 動領域検出信号 K3 準動領域検出信号 Iout 出力画像信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 5/262 - 5/265 H04N 7/015

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フィールドごとにサンプリング画素をず
    らし、画像中のn個(nは自然数)の画素をnフィール
    ドかけて順サンプリングする方法で生成された画像信
    号を複数に分岐し、各分岐された画像信号を動き状態に
    応じて異なる処理を施し、これらの複数の画像信号を合
    成する方法において、n−1フィールド前から現フィー
    ルドまでのnフィールド間におけるサンプリングした前
    記画像の2フィールド間の信号差を加算して第1の検出
    信号を出力し、かつm−1フィールド前(mは自然数、
    0<m<n)から現フィールドまでのmフィールド間に
    おけるサンプリングした前記画像の2フィールド間の信
    号差を加算して第2の検出信号を出力し、nフィールド
    間の画像を用いて生成した第1の生成画像と、mフィー
    ルド間のうち少なくとも2つ以上の画像を用いて生成し
    第2の生成画像と、現フィールド画像のみ用いて生成
    した第3の生成画像の、合わせて3種類以上の画像を、
    前記第1の検出信号並びに前記第2の検出信号をしきい
    値と比較を行ない、第1の検出信号がしきい値以下であ
    る場合には、第1の生成画像に切り替え、第1の検出信
    号並びに前記第2の検出信号がしきい値以上である場合
    には第3の生成画像に切り替え、その他の場合には、第
    2の生成画像に切り替えて画像を生成することを特徴と
    する動画像合成方法。
  2. 【請求項2】 フィールドごとにサンプリング画素をず
    らし、画像中のn個(nは自然数)の画素をnフィール
    ドかけて順サンプリングする方法で生成された画像信
    号を入力信号とする画像合成装置において、n−1フィ
    ールド前から現フィールドまでのnフィールド間におけ
    サンプリングした前記画像の2フィールド間の信号差
    を加算して第1の検出信号を出力する手段と、m−1フ
    ィールド前(mは自然数、0<m<n)から現フィール
    ドまでのmフィールド間におけるサンプリングした前記
    画像の2フィールド間の信号差を加算して第2の検出信
    号を出力する手段と、nフィールド間の画像を用いて
    1の生成画像を生成する手段と、mフィールド間のうち
    少なくとも2つ以上の画像を用いて第2の生成画像を生
    成する手段と、現フィールド画像のみ用いて第3の生成
    像を生成する手段と、前記nフィールド間の画像を用
    いて生成した第1の生成画像と、前記mフィールド間の
    うち少なくとも2つ以上の画像を用いて生成した第2の
    生成画像と 、前記現フィールド画像のみ用いて生成した
    第3の生成画像の、合わせて3種類以上の画像を、前記
    第1の検出信号並びに前記第2の検出信号をしきい値と
    比較を行ない、記第1の検出信号がしきい値以下である
    場合には、第1の生成画像に切り替え、第1の検出信号
    並びに前記第2の検出信号がしきい値以上である場合に
    は、第3の生成画像に切り替え、その他の場合には、第
    2の生成画像に切り替えて画像を生成する手段を備え
    たことを特徴とする動画像合成装置。
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