JP3314961B2 - インタレース妨害除去装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インタレース走査画像
信号の高画質化を図ったインタレース妨害除去装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、インタレース走査に起因した
画像のインタレース妨害を除去し、画質を向上させる手
段として、インタレース・順次走査変換装置が種々提案
されている。

【０００３】また、天気予報のテロップなど完全な静止
画像に対しては、垂直フィルタによりインタレース妨害
を除去する装置がすでに実用化されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、順次走
査変換により高画質化を行うためには、倍速走査型の順
次走査ディスプレイを用いなければならず、しかもこの
ディスプレイは高価であるという欠点がある。

【０００５】すなわち、既に広く普及しているインタレ
ース走査型のディスプレイが使用できないなど、画像シ
ステム全体としての経済的負担が大きくなるという欠点
がみられた。

【０００６】よって本発明の目的は、かかる欠点を除去
し、動画・静止画を問わずインタレース走査のままで、
インタレース妨害を除去して高画質の画像が得られるよ
う構成した、インタレース妨害除去装置を提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに本発明は、２：１インタレース走査された画像信号
を入力し、フィールド内信号処理により走査線を補間す
るフィールド内補間回路と、前記画像信号における画像
の動き量を動きベクトルとして出力する動きベクトル検
出回路と、１フィールド期間に相当する遅延量に対して
前記動きベクトルに関連した遅延量だけ遅延量を補償
し、前記画像信号に当該遅延を施して走査線を補間する
動き補償補間回路と、前記フィールド内補間回路および
前記動き補償補間回路の出力信号を混合する混合回路
と、１フレーム期間に相当する遅延量に対して前記動き
ベクトルに関連した遅延量だけ遅延量を補償し、前記画
像信号に当該遅延を施して得た信号と、該画像信号との
差分を求めることにより得た動き補償フレーム間差信号
に基づいて、前記混合回路における混合比を決定する補
間選択判定回路と、前記混合回路の出力信号と前記画像
信号を入力し、インタレース妨害を除去した２：１イン
タレース走査信号を出力する垂直低減フィルタとを具備
したものである。

【０００８】また、その他の本発明は、２：１インタレ
ース走査された画像信号における画像の動き量を動きベ
クトルとして出力する動きベクトル検出回路と、１フィ
ールド期間に相当する遅延量に対して前記動きベクトル
に関連した遅延量だけ遅延量を補償し、前記画像信号に
当該遅延を施して走査線を補間する第１の動き補償補間
回路と、１フィールド期間に相当する遅延量に対して前
記動きベクトルに関連した遅延量だけ遅延量を補償し、
前記画像信号に当該遅延を施して走査線を補間する第２
の動き補償補間回路と、前記第１および第２の動き補償
補間回路の出力信号と、前記画像信号とを入力し、各入
力に対して所定の係数を乗じた後に加算する垂直低減フ
ィルタと、前記垂直低減フィルタの出力信号および前記
画像信号を混合して、インタレース妨害を除去した２：
１インタレース走査信号を出力する混合回路と、１フレ
ーム期間に相当する遅延量に対して前記動きベクトルに
関連した遅延量だけ遅延量を補償し、前記画像信号に当
該遅延を施して得た信号と、該画像信号との差分を求め
ることにより得た動き補償フレーム間差信号に基づい
て、前記混合回路における混合比を決定する補間選択判
定回路とを具備したものである。

【０００９】

【作用】本発明の上記構成によれば、インタレース信号
に対して、仮想的に動き補償型の順次走査変換を施し、
その後に妨害成分を除去する垂直フィルタを通すことに
より、動画においても静止画においてもインタレース妨
害を除去して、インタレース走査画像を高画質化するこ
とができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。

【００１１】実施例１ 図１は、本発明の一実施例によるインタレース妨害除去
装置の構成を示す。本装置の入出力信号１００，２００
は、いずれも走査線数５２５本／フィールド周波数６０
Ｈｚ／インタレース比２：１のテレビジョン画像信号で
ある。

【００１２】本装置の入力信号１００は、まず動きベク
トル検出回路１に入力される。この動きベクトル検出回
路１では、入力信号１００の画像の動き量を動きベクト
ルＶ₀ として検出する。この検出には既に種々提案され
ている動きベクトル検出技術をそのまま使用できる。ま
た、動きベクトルが外部から与えられる場合は、それを
受信してもよい。

【００１３】動きベクトルＶ₀ は動きベクトル値修正回
路２に入力され、その値が若干修正されて、図の他の回
路で使用される動きベクトルＶ（Ｖ_x ，Ｖ_y ）として出
力される。これらの回路１，２が全体として動きベクト
ル発生回路３を構成している。

【００１４】ここで、修正された動きベクトルＶは実際
はＶ_x ，Ｖ_y の２つの信号からなる。すなわちＶ_x は動
きの水平方向の成分を表わし、単位は（画素／フィール
ド）とする。またＶ_y は動きの垂直方向の成分を表わ
し、単位は（（フレーム内）走査線／フィールド）とす
る。この動きベクトルＶは、画素毎、あるいは、ある大
きさの画素ブロック毎、あるいは、フィールド毎におい
て、その値が更新されても本装置は動作可能である。

【００１５】入力信号１００はまた、（２６３Ｈ＋Ｖ）
の遅延量を持つ動き補償メモリ９に入力される。ここ
で、Ｈはフィールド内の１ラインを表わす。また、Ｖは
上述した動きベクトルである。従って、（２６３Ｈ＋
Ｖ）の遅延量は画素数で表わすと、以下のようになる。

【００１６】１ラインの画素数をＮとして、

【００１７】

【数１】

【００１８】ここで、Ｖ_x ，Ｖ_y の極性は、時間と共に
画像が右上に移動するときＶ_x ＞０，Ｖ_y ＞０としてあ
る。

【００１９】動き補償メモリ９の出力は、動き補償フィ
ールド間補間により補間された走査線の信号である。本
実施例では、このメモリ９が全体として動き補償補間回
路１０を構成している。

【００２０】入力信号１００はまた、１Ｈ遅延回路１１
と加算器１２に入力される。加算器１２は、１Ｈ遅延回
路１１の出力と入力信号１００を加算する。１／２係数
器１３は、加算器１２の出力に１／２を乗じて出力す
る。これらの各回路１１〜１３が、全体として、フィー
ルド内補間回路１４を構成している。

【００２１】フィールド内補間回路１４の出力は、フィ
ールド内補間により補間された走査線の信号である。

【００２２】動き補償補間回路１０の出力と、フィール
ド内補間回路１４の出力はそれぞれ（１−Ｋ）係数器１
５とＫ係数器１６に入力され、各々の係数が乗じられ
る。ここでＫは０≦Ｋ≦１．０であり、Ｋの値は後述す
る補間選択判定回路８から各係数器１５，１６に入力さ
れる。これらの係数器１５，１６の出力は加算器１７で
加算される。そして、これらの回路１５〜１７が全体と
して、混合回路１８を構成している。

【００２３】加算器１９は、加算器１７の出力信号と本
装置の入力信号とを加算する。１／２係数器２０は、加
算器の１９の出力に１／２を乗じて出力する。これらの
回路１９，２０が全体として垂直（低減）フィルタ２１
を構成している。

【００２４】ここで、加算器１７の出力を垂直フィルタ
２１の補間入力、他の入力（本装置の入力信号）を垂直
フィルタ２１の直接入力と呼ぶ。

【００２５】本装置の入力信号１００はまた、（５２５
＋２Ｖ）の遅延量を持つ動き補償メモリ４に入力され
る。この動き補償メモリ４の動作は、動き補償量が動き
ベクトルＶの２倍となっている点を除けば、先に述べた
動き補償メモリ９と同様であり、その遅延量は上記の
（１）式より容易に類推できる。

【００２６】減算器５は本装置の入力信号１００と動き
補償メモリ４の出力の差分をとって出力する。この減算
器５の出力が、動き補償フレーム間差信号となる。絶対
値回路６は、減算器５の出力の絶対値を出力する。Ｋ決
定回路７は、絶対値回路６の出力を基に、上述した係数
Ｋを決定する。

【００２７】Ｋ決定回路７の処理内容は、単純に絶対値
回路６の出力値が大きければＫを大きな値にするという
レベル変換のみでも良いし、従来の画像の動き検出法の
中に見られる様々な手法を盛りこんでも良い。そして、
これらの回路４〜７が全体として補間選択判定回路８を
構成している。

【００２８】次に、図２を参照して、本装置の動作を説
明する。図２は、インタレース走査画像を時間（ｔ）−
垂直（ｙ）の座標系で見たものであり、図中の白丸がイ
ンタレース走査により生じている走査線の位置である。
画面の走査は、同一フィールド内では上から下へと行わ
れている。いま同図（Ａ）において走査線ａに着目する
と、図１の加算器１７の出力である補間走査線の信号は
同図（Ａ）に示したｘの位置に作成される。

【００２９】また、動き補償補間回路１０は動きベクト
ルＶの値に従い、例えばＶ_y ＝２であれば図２（Ａ）の
走査線ｃを、Ｖ_y ＝０（静止画）であれば走査線ｄを遅
延させて補間走査線ｘとしている。

【００３０】さらに、フィールド内補間回路１４は、図
２（Ａ）の走査線ａ，ｂから補間走査線を作成してい
る。

【００３１】このようにして作成された補間走査線と、
元のインタレース走査による走査線との両者を合わせて
順次走査信号を変換することができるが、本実施例で
は、この走査変換は行わず、これらの両者の和に対して
垂直フィルタ２１を適用することにより、出力信号２０
０を得ている。

【００３２】垂直フィルタ２１においては、図２（Ａ）
に示すように走査線ａとｘに各々１／２の重み付け加算
を施すことによって、同図に黒丸で示した出力信号が得
られる。ここで、出力信号の垂直方向の位置は、走査線
ａとｘの中間の位置となる。

【００３３】図２（Ｂ）は、この垂直フィルタ２１の垂
直空間周波数ν（単位：ｃｐｈ，ｃｙｃｌｅｓ ｐｅｒ
ｐｉｃｔｕｒｅ ｈｅｉｇｈｔ）に対する周波数応答
を示したものである。

【００３４】図３は、図１に示した回路の動作原理を示
した図である。まず本装置の入力信号１００を、動き補
償型順次走査変換回路３１により仮想的に順次走査信号
に変換する。図１においては、符号１〜１８からなる回
路が、この部分に相当している。

【００３５】次に、動き補償型順次走査変換回路３１の
出力信号に対して垂直（低減）フィルタ３２を通過させ
る。図１では、１９〜２１の回路がこの垂直フィルタ３
２に相当している。

【００３６】最後に、スイッチ３３により仮想の走査線
間引きを行い、インタレース信号を出力する。しかし、
この間引きはあくまで仮想のものであり、図１に示した
装置にはスイッチ３３に相当する部分は含まれない。

【００３７】図４は、図１および図３に示した回路に関
する信号の時空間スペクトルを示す。ここで、（Ａ）〜
（Ｄ）の横軸はいずれも時間周波数ｆ（Ｈｚ）であり、
縦軸はいずれもν（ｃｐｈ）である。

【００３８】図４（Ａ）は以下で検討する画像のスペク
トルであり、

【００３９】

【外１】

【００４０】を有する被写体がＶ_y ＝２の速度で垂直方
向に動いている画像を表わしている。原点から左上に向
かって、画像の原スペクトルが直線的に伸びており、
（ｆ，ν）＝（６０，０）の点からやはり左上に向かっ
て、フィールドによる時間標本化の折り返しスペクトル
が伸びている。

【００４１】

【外２】

【００４２】は、インタレース走査による時空間標本化
のキャリアであり、それによる折り返し成分が各々のＸ
点から右下に伸びている。

【００４３】このインタレースによる折り返しのスペク
トルは、図４では点線で示されており、これがインタレ
ースによる画質妨害（インタレース妨害）の原因となる
成分である。このうち、νの低減に存在する部分は視覚
的に最も目立つ妨害成分であり、一般にインタラインフ
リッカと呼ばれている。

【００４４】この画像に動き補償型の走査線補間を行う
と、インタレース妨害となる点線の成分を除去すること
ができる。この状況を図４（Ｂ）に示す。本図の斜線を
付した部分は、動き補償補間処理をフィルタ処理として
見たときの阻止域であり、斜線内部の信号はカットされ
る。

【００４５】図４（Ｂ）に示した処理の結果として残る
のは、実線のスペクトルのみであるが、このスペクトル
に対してさらに垂直フィルタ処理が施される。この状況
を図４（Ｃ）に示す。垂直フィルタの振幅応答は、図１
に示した例では図２（Ｂ）に示したようなものである
が、ここでは

【００４６】

【外３】

【００４７】を阻止域としている。この特性はνに対し
て緩やかに減衰しているが、次に説明する他の実施例に
示すように、垂直フィルタを変更することによりこの特
性をより急峻なものにすることもできる。

【００４８】図４（Ｃ）に示した処理の結果、（仮想的
な）順次走査信号成分として

【００４９】

【外４】

【００５０】が残る。この成分をインタレース走査信号
として考えると（仮想的に順次からインタレースに走査
変換すると）、そのスペクトルは図４（Ｄ）のようにな
る。元のスペクトルである図４（Ａ）と比較すると、

【００５１】

【外５】

【００５２】については残留するが、

【００５３】

【外６】

【００５４】は除去されていることが判る。これによ
り、インタレース画像の画質を向上させることが可能で
ある。

【００５５】なお、図１に示した回路において動きベク
トルの検出誤り等の理由によりＫ＝１となり、フィール
ド内補間が選択された場合は、結果的に図５に示すよう
な動作となる。すなわち、図１に示した回路の出力信号
は結果的に図５（Ａ）に示すように、走査線ａに対して
は３／４の、また走査線ｂに対しては１／４の重み付け
加算を行った結果となる。

【００５６】この場合の入力信号に対する出力信号の周
波数応答は、図５（Ｂ）におけるＫ＝１の特性となり、
インタレース妨害はほとんど除去されない。また、動き
補償補間が選択された場合（Ｋ＝０）は、補間による周
波数応答の劣化はないので、入出力特性は図２（Ｂ）に
示した特性そのものである。これを図５（Ｂ）に点線で
示す。

【００５７】実施例２ 図６は、本発明の第２の実施例の一部を示す。本実施例
では、図１に示した垂直フィルタ２１を図６に示したフ
ィルタに置き換えることにより、妨害成分をカットする
のにより好ましい急峻な特性を実現できる。

【００５８】図６において、補間入力および直接入力は
それぞれ図１に示した垂直フィルタ２１の各入力に対応
している。補間入力は１Ｈ遅延回路４１に入力されて、
１ライン分だけ遅延される。直接入力は１Ｈ遅延回路４
２〜４４からなる縦続接続回路に入力される。

【００５９】直接入力、および遅延回路４２，４１，４
３，４４の各出力はそれぞれα_-2係数器４５，α_-1係数
器４６，α₀ 係数器４７，α₁ 係数器４８，α₂ 係数器
４９に入力される。ここでα_-2〜α₂ は垂直フィルタの
インパルス応答を表す。すなわち、これらの回路は５次
の垂直フィルタを構成している。そして各係数器４５〜
４９の出力は加算器５０において加算され、本フィルタ
の出力信号となる。

【００６０】図７（Ａ）は、図６に示したフィルタの動
作を説明した図である。その表記法は、図２（Ａ）と同
様であり、補間走査線ｘを中心として、上下５本の走査
線からなる垂直フィルタを構成している。作成される出
力信号の垂直方向の位置は、補間走査線と同じ位置とな
る。

【００６１】本実施例では、垂直フィルタの次数が増し
たことにより、図７（Ｂ）の実線に示すように、

【００６２】

【外７】

【００６３】に比べて、急峻な特性を実現できる。これ
により、出力画像においてはよりインタレース妨害を低
減させ、かつ画像の解像度劣化を少なく抑えることがで
きる。

【００６４】またフィルタの次数を図６に示したものよ
りさらに増せば、特性をより良好にすることも可能であ
る。

【００６５】実施例３ 図８は、本発明の第３の実施例を示す。本図に示した入
出力信号は、図１に示した入出力信号と同様である。

【００６６】入力信号３００は、動きベクトル発生部５
１，補間選択判定部５２，（２６３Ｈ＋Ｖ）の遅延量を
持つ動き補償メモリ５３，（２６２Ｈ＋Ｖ）の遅延量を
持つ動き補償メモリ５４に入力される。

【００６７】ここで、動きベクトル発生部５１および補
間選択判定部５２は例えば図１に示した動きベクトル発
生回路３および補間選択判定回路８と同じ構成でよい。
また動き補償メモリ５３，５４は図１に示した動き補償
メモリ９と同様である。

【００６８】動き補償メモリ５３の出力，本装置の入力
信号３００，動き補償メモリ５４の出力はそれぞれ１／
４係数器５５，１／２係数器５６，１／４係数器５７に
入力され、各々の係数が乗じられる。これら係数器５５
〜５７の出力は加算器５８において加算される。

【００６９】このように、上述した各部５５〜５８が全
体として垂直（低域）フィルタを構成している。そし
て、加算器５８の出力は（１−Ｋ）係数器６０に、本装
置の入力信号３００はＫ係数器６１に入力される。これ
らの係数器６０，６１および加算器６２からなる混合回
路６３の動作は、図１に示した混合回路１８と同様であ
る。そして、加算器６２から出力信号４００が出力され
る。

【００７０】図９（Ａ）は、図８に示した回路の動作を
示した説明図であり、本図の表記法は図２（Ａ）と同様
である。この図９（Ａ）にはＶ_y ＝２の動きの場合が示
されている。

【００７１】図８に示した動き補償メモリ５３の出力
は、図９（Ａ）における走査線ｃを遅延させたことによ
り生じる補間走査線ｅであり、同様にして動き補償メモ
リ５４の出力ｅ′である。

【００７２】もし、図８に示した信号ＫがＫ＝０であれ
ば、本装置の出力信号は走査線ｅ，ａ，ｅ′にそれぞれ
１／４，１／２，１／４の係数を乗じて加算した垂直フ
ィルタ５９の出力として作成される。一方、Ｋ＝１であ
れば、図８から明らかなように走査線ａがそのまま出力
信号となる。

【００７３】このように、本装置では動きベクトルの誤
検出等に起因してＫ＝１となった場合には、本装置の入
力信号３００に対して何の処理も行わない。これによ
り、不必要な解像度の劣化を避けることができる。

【００７４】またＫの値にかかわらず、作成される出力
信号の垂直方向の位置は、走査線ａ、すなわち入力信号
と同じ位置である。

【００７５】図９（Ｂ）はＫ＝０，Ｋ＝１の場合におけ
る本装置の垂直空間周波数特性を示すものである。

【００７６】その他の実施例 本発明は、以上述べた実施例のほか、６２５本システム
やＨＤＴＶにも適用できる。また、動き補償メモリ、お
よび動きベクトル発生回路から供給される動きベクトル
の数を増やすことにより、同一画像部分内において複数
の動き（静止（Ｖ＝０）も含む）に対しても動き補償を
行えるよう拡張することが可能である。

【００７７】さらに、動き補償補間を時間方向に関して
両側からの補間とすることにより、より良好な時間周波
数特性とすることも可能である。

【００７８】

【発明の効果】以上説明したとおり本発明によれば、動
き補償技術を利用してインタレース走査画像信号を仮想
的に順次走査変換し、その後に垂直低域フィルタを通す
構成としてあるので、ディスプレイの走査はインタレー
ス走査のまま、インタレース走査に基づく画質妨害を除
去して、経済的に画質を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すブロック図であ
る。

【図２】図１に示した実施例の動作を説明する図であ
る。

【図３】図１に示した実施例の動作原理を模式的に示す
図である。

【図４】図１に示した実施例の動作を示す時空間スペク
トル図である。

【図５】図１に示した実施例の動作を説明する図であ
る。

【図６】本発明の第２の実施例を示す図である。

【図７】図６に示した実施例の動作を示す図である。

【図８】本発明の第３の実施例を示すブロック図であ
る。

【図９】図８に示した実施例の動作を説明する図であ
る。

【符号の説明】

１ 動きベクトル検出回路 ２ 動きベクトル値修正回路 ３ 動きベクトル発生回路 ４ 動き補償メモリ ５ 減算器 ６ 絶対値回路 ７ Ｋ決定回路 ８ 補間選択判定回路 ９ 動き補償メモリ １０ 動き補償補間回路 １１ １Ｈ遅延回路 １２ 加算器 １３ １／２係数器 １４ フィールド内補間回路 １５ （１−Ｋ）係数器 １６ Ｋ係数器 １７ 加算器 １８ 混合回路 １９ 加算器 ２０ １／２係数器 ２１ 垂直（低域）フィルタ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２：１インタレース走査された画像信号
   を入力し、フィールド内信号処理により走査線を補間す
   るフィールド内補間回路と、 前記画像信号における画像の動き量を動きベクトルとし
   て出力する動きベクトル検出回路と、 １フィールド期間に相当する遅延量に対して前記動きベ
   クトルに関連した遅延量だけ遅延量を補償し、前記画像
   信号に当該遅延を施して走査線を補間する動き補償補間
   回路と、 前記フィールド内補間回路および前記動き補償補間回路
   の出力信号を混合する混合回路と、 １フレーム期間に相当する遅延量に対して前記動きベク
   トルに関連した遅延量だけ遅延量を補償し、前記画像信
   号に当該遅延を施して得た信号と、該画像信号との差分
   を求めることにより得た動き補償フレーム間差信号に基
   づいて、前記混合回路における混合比を決定する補間選
   択判定回路と、 前記混合回路の出力信号と前記画像信号を入力し、イン
   タレース妨害を除去した２：１インタレース走査信号を
   出力する垂直低減フィルタと を具備したことを特徴とするインタレース妨害除去装
   置。
2. 【請求項２】 ２：１インタレース走査された画像信号
   における画像の動き量を動きベクトルとして出力する動
   きベクトル検出回路と、 １フィールド期間に相当する遅延量に対して前記動きベ
   クトルに関連した遅延量だけ遅延量を補償し、前記画像
   信号に当該遅延を施して走査線を補間する第１の動き補
   償補間回路と、１フィールド 期間に相当する遅延量に対して前記動きベ
   クトルに関連した遅延量だけ遅延量を補償し、前記画像
   信号に当該遅延を施して走査線を補間する第２の動き補
   償補間回路と、 前記第１および第２の動き補償補間回路の出力信号と、
   前記画像信号とを入力し、各入力に対して所定の係数を
   乗じた後に加算する垂直低減フィルタと、 前記垂直低減フィルタの出力信号および前記画像信号を
   混合して、インタレース妨害を除去した２：１インタレ
   ース走査信号を出力する混合回路と、１フレーム期間に相当する遅延量に対して前記動きベク
   トルに関連した遅延量だけ遅延量を補償し、前記画像信
   号に当該遅延を施して得た信号と、該画像信号との差分
   を求めることにより得た動き補償フレーム間差信号に基
   づいて、前記混合回路における混合比を決定する補間選
   択判定回路と を具備したことを特徴とするインタレース妨害除去装
   置。