JP3314963B2 - 画像信号の走査変換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像信号の走査変換装置
に係り、特に２：１インタレース走査信号を順次走査信
号に変換する装置に関する。

【０００２】

【発明の概要】この発明は、例えば２：１インタレース
走査のテレビジョン信号を、順次走査信号に走査変換す
る装置において、従来のフィールド間またはフィールド
内の走査線補間回路に加えて、動き補償を施した動き補
償補間回路を有し、これらの補間回路を画像の動きに適
応して使用することにより動画における順次走査変換画
質を向上させるものである。

【０００３】

【従来の技術】従来、この種の走査変換装置は、変換に
必要な走査線の補間を行う際に、画像の種類に適応し
て、静止画に対してはフィールド間補間回路を（静モー
ド）、動画に対してはフィールド内補間回路を（動モー
ド）、そして場合によっては動きの遅い動画に対して時
間−垂直の時空間フィルタによる中間モード用の補間回
路を各々使用していた。

【０００４】従来の技術としては例えば以下に示す例が
ある。

【０００５】（１） 西澤，田中、「順次走査変換によ
る画質改善」 昭和５９年、１２月、ＮＨＫ技研月報 （２） 阿知葉ほか、「ＩＤＴＶ受像機のための動き適
応型信号処理」、テレビ学会誌、Ｖｏｌ．４１，Ｎｏ．
７（１９８７） また、順次走査変換ではないが、動き補償技術をテレビ
信号のフレーム数変換に利用した例として以下のものが
ある。

【０００６】（３） 田中ほか、「動き補正型フレーム
数変換法を用いたＨＤＴＶ−ＰＡＳＬ方式変換装置の構
成と画質評価」、電子情報通信学会論文誌、ｖｏｌ．Ｊ
７０−Ｄ、Ｎｏ．８（１９８７）

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】順次走査変換装置の目
的は、インタレース信号を順次走査信号に変換し、イン
タレース走査に起因する画質妨害（インタレース妨害）
を除去して画質を向上させることにある。しかし、先に
述べた従来技術では、後に詳しく述べるように動画に対
しては、インタレース妨害は除去されず、かつ垂直方向
の空間改善度が約１／２に低下するため、画質があまり
向上しないという欠点があった。この状況は中間モード
が使用されている場合でも大きな違いはない。

【０００８】本発明はこの点を改善し、動き補償技術を
利用することにより、動画に対する変換画質を向上させ
た走査変換装置を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の画像信号の走査変換装置は、インタレース
走査の入力画像信号に対し、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、前記入力
画像信号における画像の動き量を動ベクトルとして出力
する動ベクトル発生回路と、１フィールドの遅延量に対
して前記動ベクトルに従い前記画像の動き量を補償した
遅延回路を用いて走査線を補間する動き補償補間回路
と、前記２つの補間回路の出力信号を混合する混合回路
と、該混合回路における混合比を１フレームの遅延量に
対して前記動ベクトルに従い前記画像の動き量を補償し
た前記入力画像信号の動き補償フレーム間差信号に基づ
いて決定する補間選択判定回路と、前記混合回路の出力
信号および前記入力画像信号を順次走査の各走査毎に交
互に選択して順次走査信号を出力する手段と、前記入力
画像信号の１フィールド前後の各信号により走査線を補
間するフィールド間補間回路とを具え、前記動き補償補
間回路における遅延回路は、前記入力画像信号の１フィ
ールド前後の各信号に対して前記動ベクトルに従い前記
画像の動き量を補償し、前記混合回路は、選択信号によ
って前記動き補償補間回路の出力信号および前記フィー
ルド間補間回路の出力信号のいずれかを選択して前記フ
ィールド内補間回路の出力信号と混合し、前記補間選択
判定回路は、前記入力画像信号のフレーム間差信号およ
び１フレームの遅延量に対して前記画像の動き量を補償
した前記入力画像信号の動き補償フレーム間差信号に基
づいて前記選択手段を制御すると共に前記混合比を決定
することを特徴とする。また、本発明の画像信号の走査
変換装置は、インタレース走査の入力画像信号に対し、
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、前記入力画像信号における画像の動き
量を動ベクトルとして出力する動ベクトル発生回路と、
１フィールドの遅延量に対して前記動ベクトルに従い前
記画像の動き量を補償した遅延回路を用いて走査線を補
間する動き補償補間回路と、前記２つの補間回路の出力
信号を混合する混合回路と、該混合回路における混合比
を１フレームの遅延量に対して前記動ベクトルに従い前
記画像の動き量を補償した前記入力画像信号の動き補償
フレーム間差信号に基づいて決定する補間選択判定回路
と、前記混合回路の出力信号および前記入力画像信号を
順次走査の各走査毎に交互に選択して順次走査信号を出
力する手段とを具え、前記動ベクトル発生回路は、前記
動ベクトルの垂直方向の動き量が奇数（走査線／フィー
ルド）である場合に、前記動き量−１および＋１を各々
加えた値を垂直方向の動ベクトルとして出力することを
特徴とする。さらに、本発明の画像信号の走査変換装置
は、インタレース走査の入力画像信号に対し、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、前記入力画像信号における画像の動き量を動ベ
クトルとして出力する動ベクトル発生回路と、１フィー
ルドの遅延量に対して前記動ベクトルに従い前記画像の
動き量を補償した遅延回路を用いて走査線を補間する動
き補償補間回路と、前記２つの補間回路の出力信号を混
合する混合回路と、該混合回路における混合比を１フレ
ームの遅延量に対して前記動ベクトルに従い前記画像の
動き量を補償した前記入力画像信号の動き補償フレーム
間差信号に基づいて決定する補間選択判定回路と、前記
混合回路の出力信号および前記入力画像信号を順次走査
の各走査毎に交互に選択して順次走査信号を出力する手
段とを具え、前記動き補償補間回路は、前記動ベクトル
の垂直方向の動き量が偶数（走査線／フィールド）の場
合は、前記動き量だけ遅延量を補償した１フィールド前
または後の信号から出力信号を作成し、奇数（走査線／
フィールド）の場合は前記動き量に奇数量の加減を行っ
た量だけ遅延量を補償した１フィールド前または後の信
号から出力信号を作成することを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明によれば、動き補償補間信号を画像の動
きの検出状況に応じてフィールド内補間信号に混合し、
順次走査信号に使用する。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００１２】（第１の実施例）Ａ．図１の説明 図１に本発明の第１の実施例である順次走査変換装置の
構成を示す。本装置の入力信号は走査線数５２５本、フ
ィールド周波数６０Ｈｚ、２：１インタレースのテレビ
ジョン画像信号であり、出力信号は５２５本、６０Ｈ
ｚ、順次走査（インタレース比１：１）のテレビジョン
画像信号である。

【００１３】入力信号は、動ベクトル検出回路２５に入
力される。この動ベクトル検出回路２５では入力信号か
ら画像の動き量（動ベクトル）を検出する。この動ベク
トル検出回路２５は従来知られている技術、例えば文献
（３）に述べられている技術で構成できる。動ベクトル
検出回路２５で検出された動ベクトルＶ₀ は動ベクトル
値修正回路２６で若干の値の修正を受けて、走査線の補
間で実際に使用される動ベクトルＶとなる。動ベクトル
値修正回路２６の動作内容については後述する。

【００１４】また動ベクトルＶは実際には画像の水平方
向の動き成分を表す水平方向の動ベクトルＶ_x と、垂直
方向の動き成分を表す垂直方向の動ベクトルＶ_y の２つ
の信号からなる。これら動ベクトル検出回路２５と動ベ
クトル値修正回路２６が全体として動ベクトル発生回路
６を構成している。動ベクトルＶは、画素ごと、あるい
はある大きさの画素ブロックごと、あるいはフィールド
ごとのいずれの単位で値が更新されても本装置は動作可
能である。

【００１５】入力信号はまた、（２６３Ｈ＋Ｖ）のディ
レィ量を持つ動き補償メモリ７に入力される。ここで、
“Ｈ”はフィールド内の１ラインを表す。また“Ｖ”は
動ベクトル発生回路６からの動ベクトルである。（２６
３Ｈ＋Ｖ）のディレィ量は具体的に表すと以下のように
なる。

【００１６】（条件） １Ｈ＝Ｎ ｐｅｌ （ｐｅｌ：画素，Ｎ＝１ラインの画
素数） Ｖ_x ：単位（画素／フィールド） Ｖ_y ：単位（（フレーム内）走査線数／フィールド） 時間とともに画像が右上に移動するとき、Ｖ_x ＞０，Ｖ
_y ＞０

【００１７】

【数１】

【００１８】動き補償メモリ７の出力が動き補償フィー
ルド間補間により補間された走査線の信号である。本実
施例では動き補償メモリ７が全体として動き補償補間回
路１を構成している。

【００１９】入力信号はまた、１Ｈディレィ８と加算器
９に入力される。加算器９は１Ｈディレィ８の出力と装
置の入力信号とを加算する。１／２係数器１０は加算器
９の出力に１／２を乗じて出力する。これら１Ｈディレ
ィ８，加算器９および１／２係数器１０が全体としてフ
ィールド内補間回路２を構成している。フィールド内補
間回路２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。

【００２０】動き補償補間回路１の出力、フィールド内
補間回路２の出力は各々（１−Ｋ）係数器１１とＫ係数
器１２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の値は後述される補間選択
判定回路５からこれらの係数器１１，１２に入力され
る。（１−Ｋ）係数器１１とＫ係数器１２の出力は加算
器１３で加算され、最終的に補間走査線の信号となる。
これら（１−Ｋ）係数器１１，Ｋ係数器１２，加算器１
３が全体として混合回路３を構成している。

【００２１】時間軸変換回路４は混合回路３の出力およ
び本装置の入力信号を順次走査の各走査毎に交互に選択
して本装置の順次装置出力信号を作成する。時間軸変換
回路４の内部の１Ｈメモリ１４〜１７，スイッチ１８〜
２０の動作は従来の技術、例えば文献（１）から明らか
であるので詳細な説明は省略するが、簡単に説明する
と、例えば、出力の順次走査信号に関して走査線１本目
および２本目の走査を行う時間においては、加算器１３
の出力と本装置の入力信号を１Ｈメモリ１４，１６に各
々書き込む。続いて３本目，４本目の時間にはそれらの
信号を１Ｈメモリ１５，１７に書き込むとともに、３本
目として１Ｈメモリ１４から信号を読み出し、スイッチ
１８，２０によりその信号を出力信号として選択する。
同様に４本目として１Ｈメモリ１６から読み出した信号
を出力信号とする。

【００２２】入力信号はまた、（５２５Ｈ＋２Ｖ）のデ
ィレィ量を持つ動き補償メモリ２１に入力される。この
動き補償メモリ２１の動作は動き補償量が動ベクトルＶ
の２倍となっている他は前記動き補償メモリ７と同様で
あり、そのディレィ量は前記の（１）式より類推容易で
ある。減算器２２は装置の入力信号と動き補償メモリ２
１の出力との差分を出力する。減算器２２の出力が装置
の入力信号に対する動き補償フレーム間差信号である。
絶対値回路２３は動き補償フレーム間差信号の絶対値を
出力する。Ｋ決定回路２４は絶対値回路２３の出力をも
とに前記の係数器１１，１２における係数Ｋを決定す
る。このＫ決定回路２４の内容は単純に絶対値回路２３
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、例えば文献（２）に述べられてい
るような従来の動き検出法の様々な手法を盛り込んでも
良い。これら動き補償メモリ２１，減算器２２，絶対値
回路２３，Ｋ決定回路２４が全体として補間選択判定回
路５を構成している。

【００２３】Ｂ．動作の説明 次に、図２により図１の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
で見たものであり、同図中の白丸がインタレース走査に
より生じる走査線の位置である。同図において、画像の
走査は同一フィールド内（同図垂直線）では上から下へ
と行われている。同図において、垂直方向（ｙ）は、０
（ｓｅｃ）を現フィールドとすると、１−／６０ｓｅｃ
は１フィールド前、−１／３０ｓｅｃは２フィールド前
を各々示す。いま、同図（ａ）において、走査線ａに着
目すると、この画像を順次走査画像に変換するために
は、インタレース走査における直上の走査線ｂとの中間
に補間走査線ｘを作成する必要がある。

【００２４】なお、従来の順次走査変換では画像が静止
している場合は例えば１フィールド前のｄの走査線を１
フィールドディレィさせて補間走査線ｘとし（フィール
ド間補間）、動画の場合は（同一フィールド内の）例え
ば

【００２５】

【外１】

【００２６】を補間走査線ｘとしていた（フィールド内
補間）。しかし、フィールド内補間では垂直低域フィル
タにより補間走査線ｘを作成していることになるため、
垂直空間周波数の通過域が１／２に低下し、画像の垂直
解像度が劣化する。また同時に、後に述べるようにイン
タレース妨害も除去されない。したがって、従来の装置
では静止画については画質が良いが、動画では画質が劣
化する。

【００２７】図１の装置では動ベクトルＶに従ってフィ
ールドディレィ量を動き補償することにより動画におけ
る画質劣化を解決している。例えば画像の垂直方向の動
きがＶ_y ＝２である場合は、図１の動き補償メモリ７に
より図２の（ａ）のｃの走査線（ｃはｘに対して、フレ
ーム内走査線数で２だけ遅れている）をディレィさせて
補間走査線ｘとする。このように図１の装置では画像に
動きがある場合でも垂直フィルタを用いることなく走査
線を補間できるので、動画の変換画質が良好である。こ
の状況は水平方向の動き成分についても同様である。な
お、静止画においてはＶ_x ＝Ｖ_y ＝０であるので、従来
の静止画に対するフィールド間補間も上記の動き補償補
間の動作に含まれている。

【００２８】ところで、図２の（ａ）にはＶ_y が偶数の
場合のみ示したが、Ｖ_y が奇数の場合は１フィールド前
に補間すべき位置の走査線が存在しないため動き補償補
間を行うことができない。従って、図１の動ベクトル値
修正回路２６では以下のアルゴリズムにより垂直方向の
動ベクトル量を修正する。動ベクトル検出回路２５で検
出された垂直，水平の動ベクトルを各々Ｖ_y0，Ｖ_x0とす
ると、

【００２９】

【数２】

【００３０】

【数３】 V_x＝V_x0 …(3) すなわち、Ｖ_y0についてはＶ_y0が奇数の場合はＶ_y0をよ
り絶対値の小さい偶数に丸めている。これは、動き補償
が正確でない場合は、過補償の状態よりも補償不足の状
態の方が一般的に画質が良好であることによるものであ
る。水平方向の動き成分については以上のようなインタ
レース走査に基づく特殊事情がないためＶ_x0を修正する
必要はない。

【００３１】また、検出される動ベクトルは常に正確と
は限らず、仮に正確であっても上記のように値が修正さ
れる可能性がある。さらに、検出される動ベクトルが一
定であるような同一画像部分内に、実は複数の動きが存
在する場合もある。このような場合、動き補償補間は大
きな画質劣化を生じることがある。従って、動き補償補
間を用いる場合でもフィールド内補間回路２による補間
を併用することによって大きな画質劣化を解消する。こ
のとき動き補償補間回路１による補間およびフィールド
内補間回路２による補間を各々どの程度の量にするか
は、Ｋ決定回路２４の出力Ｋによって決まり、そのＫは
減算器２２の出力である動き補償フレーム間差信号に従
って決定される。すなわち、動ベクトルによる動き補償
がうまく働く場合には、Ｋは零に近くなり、その結果、
フィールド内補間よりは動き補償補間が優位となり、逆
に動ベクトルによる補償がうまく働かない場合には、Ｋ
は１に近くなり、その結果、動き補償補間よりはフィー
ルド内補間が優位となる。図２の（ｂ）はこの状況を示
したものである。図２の（ｂ）のａ点，ｂ点…などの信
号値をＰａ，Ｐｂ…などと表すと、動ベクトル値がＶ_y
＝２、すなわち２Ｖ_y＝４の場合は｜Ｐａ−Ｐｅ｜の大
小に基づいてＫが決定される。Ｖ_y ＝０の場合はＫは｜
Ｐａ−Ｐｆ｜によって決定され、さらにＶ_x ＝０なら
ば、補間選択判定回路５の動作は従来の装置における動
き検出回路の動作と等価である。

【００３２】次に、図３に従来の装置および図１の装置
の動作に関する時間−垂直の時空間スペクトルを示す、
図３の（ａ）〜（ｅ）の横軸はすべて時間周波数ｆ（単
位：Ｈｚ）であり、縦軸は垂直空間周波数ν（単位：ｃ
ｐｈ，ｃｙｃｌｅｓ ｐｅｒｐｉｃｔｕｒｅ ｈｅｉｇ
ｈｔ）である。

【００３３】図３の（ａ）は以下で検討する画像のスペ
クトルを示す。同図は

【００３４】

【外２】

【００３５】がＶ_y ＝２の速度で垂直方向に動いている
画像を表している。原点から左上に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
からやはり左上にフィールドによる時間方向の標本化の
折り返しスペクトルが伸びている。

【００３６】

【外３】

【００３７】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か
ら右下に伸びている。このインタレースによる折り返し
のスペクトルは図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の原因となる成分である。イン
タレース〜順次走査変換は走査変換によりこの点線のス
ペクトルを除去し、画像の高画質化を図るためのもので
ある。

【００３８】図３の（ｂ）は従来の静止画のためのフィ
ールド間補間の周波数応答を示す。同図の斜線で示した
領域が補間をフィルタとして見たときの阻止域である。
同図から、この補間法では原スペクトルの一部がカット
され（画像がボケる）、逆に点線のスペクトルの一部は
残留する（インタレース妨害は除去されない）ことがわ
かる。図３の（ｃ）は従来のフィールド内補間の周波数
応答を示し、阻止域は異なるものの、画像がボケ，イン
タレース妨害が残留することに変わりはない。従来の装
置は場合によっては文献（１），（２）の例にあるよう
にフィールド間とフィールド内の中間の補間モードを使
用することもある。しかし、この場合の阻止域は一般に
図３の（ｄ）のような三角形の領域で代表されるが、図
３の（ｂ），（ｃ）と結果において大差ないことがわか
る。

【００３９】これに対し、図１の装置で用いている動き
補償補間の周波数応答は図３の（ｅ）のようになる。同
図から、実線の原画像スペクトルは少しも損われず。点
線の折り返しスペクトルは完全に除去されていることが
わかる。すなわち、原画像成分はフル解像度で再現さ
れ、かつインタレース妨害は完全に除去されるので、動
がにおける変換画質を格段に向上させることができる。
図２の（ｅ）ではＶ_y ＝２の画像を示したが、Ｖ_y ＝２
ｎ（ｎは整数）であれば同様に画質を向上できる。水平
方向の動きについてはＶ_x がいかなる整数値であっても
同様に画質を向上できる。もちろん、画像の動きが斜め
方向（Ｖ_x ≠０，Ｖ_y ≠０）であってもＶ_y ＝２ｎであ
れば同様に画質を向上できる。

【００４０】（第２実施例）図４に本発明の第２の実施
例にかかる動き補償補間回路を示す。本実施例を実施す
るには例えば図１において動き補償補間回路１を図４の
回路に置き換え、かつ図１の動ベクトル値修正回路２６
を除去して動ベクトル検出回路２５の出力Ｖ₀ をそのま
ま動ベクトル発生回路６の出力とすればよい（Ｖ_y ＝Ｖ
_y0，Ｖ_x ＝Ｖ_x0）。図１の動き補償補間回路１ではＶ_y
が奇数の場合は補間を行うことができなかったが、図４
の回路はこの点を改善するものである。

【００４１】図４では入力信号は（２６３Ｈ＋Ｖ′）の
ディレィ量を持つ動き補償メモリ３１と、（２６３Ｈ＋
Ｖ″）のディレィ量を持つ動き補償メモリ３３とに入力
される。メモリ３１では動き補償に使用される動ベクト
ル発生回路６からのベクトル値は水平成分はＶ_x ＝Ｖ_x
であるが、垂直成分であるＶ_y ′はスイッチ３２の出力
として与えられる。スイッチ３２は同回路６からのＶ_y
の値に従い、ｍｏｄ₂Ｖ_y （Ｖ_y を２で除した余り）が
０であればＶ_y を出力し、１であればＶ_y ＋１を出力す
る。一方、メモリ３３においては常にＶ_x ″＝Ｖ_x ，Ｖ
_y ″＝Ｖ_y −１の動き補償が行われる。メモリ３１の出
力はスイッチ３６と加算器３４とに導かれる。加算器３
４ではメモリ３１の出力とメモリ３３の出力とを加算す
る。続く１／２係数器３５は加算器３４の出力に１／２
を乗じてスイッチ３６の片側の入力とする。スイッチ３
６はｍｏｄ₂ Ｖ_y が０であればメモリ３１の出力を選択
し、１であれば１／２係数器３５の出力を選択する。ス
イッチ３６の出力が動き補償信号となる。なお、Ｖ_y −
１，Ｖ_y ＋１，ｍｏｄ₂ Ｖ_y は動ベクトル発生回路６に
おいて、動ベクトル検出回路２５の出力に基づいて発生
させる回路を設けることができる。

【００４２】以上の動作から明らかなように、図４の動
き補償補間回路はＶ_y が偶数であれば図１の動き補償補
間回路１と等価な動作となる。Ｖ_y が奇数の場合はメモ
リ３１，メモリ３３，加算器３４，１／２係数器３５に
より時空間フィルタを構成し、そのフィルタの出力を補
間信号としている。図４ではこのフィルタとして２次の
場合を示してあるが、もちろん次数の高いフィルタを構
成することも可能である。その場合は動き補償メモリを
多数設け、それらにＶ_y ±１，Ｖ_y ±３，Ｖ_y±５…の
動ベクトルを入力すればよい。

【００４３】図５はＶ_y ＝１の場合に図４の回路の動作
を説明するものである。図５の表記法は前記図２と同様
である。Ｖ_y ＝１であるので、Ｖ_y ′＝Ｖ_y ＋１＝２，
Ｖ_y″＝Ｖ_y −１＝０となる。従って動き補償メモリ３
１は図５の走査線ｃを補間点ｘに移動させる動作を行
い、動き補償メモリ３３は走査線ｄをｘに移動させる動
作を行う。補間走査線は

【００４４】

【外４】

【００４５】で与えられている。なお、このとき補間選
択判定に必要な動き補償フレーム間差信号はＰｇ−Ｐａ
であるが、ａ−ｇ間の動きは２Ｖ_y ＝２（偶数）である
ので、図１の補間選択判定回路５の動作は特に問題なく
行える。すなわち回路５はＶ_yがいかなる整数値であっ
ても正常に動作可能である。

【００４６】図６はやはりＶ_y ＝１の場合の時空間スペ
クトルを示している。Ｖ_y が奇数の場合は原スペクトル
と折り返しスペクトルがｆ−ν領域上で完全に重なって
しまうため、いかなる補間フィルタを用いても分離不可
能である。図６の（ａ）は従来のフィールド内補間の周
波数応答を示しており、図６の（ｂ）は図４の動き補償
回路の周波数応答を示している。いずれの図においても
抑圧される成分および残留される成分は等しい。従って
変換画質も同等である。しかし、実際の画像は複雑な動
きをしていることも多く、同一の画像部分においてＶ_y
＝１の動きとＶ_y が偶数の動きとが混在している場合も
考えれる。このような場合は、図４の回路は図６の
（ｂ）から明らかなように、たとえＶ_y ＝１のベクトル
が動ベクトル検出回路で検出され、それが動き補償に使
用されたとしても、Ｖ_y が偶数の動きによって生じる
（ｆ，ν）＝（±３０，０）近傍の視覚上目立ちやすい
妨害を除去できるという長所を有している。

【００４７】（第３の実施例）図７に本発明の第３の実
施例である順次走査変換装置の構成を示す。この装置の
画像入力信号および出力信号は図１と同様である。本装
置においては、さらに画像入力信号の画像の動き量（動
ベクトル）が動ベクトル入力信号として与えられてい
る。この場合、画像の送像側において動ベクトル検出が
行われ、画像信号とともに動ベクトルが送出されてくる
ものと仮定している。このような仮定が成り立つ例とし
て、例えば近年注目されている画像のデジタル符号化伝
送などにおいて、伝送符号の一部として動ベクトルが伝
送されている。

【００４８】動ベクトル入力信号は動ベクトル受信回路
７９において本装置に必要な形式にフォーマット変換さ
れ、動ベクトル値修正回路８０において値を修正され、
本装置で使用される動ベクトルＶ（Ｖ_x ，Ｖ_y ）として
装置の各部に分配される。これらの回路７９，８０が全
体として動ベクトル発生回路７８を構成している。ま
た、動ベクトル値修正回路８０の動作内容は図１の動ベ
クトル値修正回路２６に等しい。図１の実施例の動ベク
トル発生回路２６の代わりに本回路７８を用いる。

【００４９】画像入力信号は４１〜４３の固定のフィー
ルドディレィ（ただし、４１，４３は２６２Ｈディレ
ィ、４２は２６３Ｈディレィ）の縦続接続部分に入力さ
れる。画像入力信号とフィールドディレィ４２の出力は

【００５０】

【外５】

【００５１】に入力される。これらの動作は図１の動き
補償メモリ７と同様である。しかし、基準のディレィ量
が１６Ｈと動き補償メモリ７に比べて小さくなったこと
により、高価な動き補償メモリを実現する際に経済的に
有利である。なお１６Ｈなる値は、通常の場合の動き速
度Ｖが１６（Ｈ／フィールド）を越えることがほとんど
ないことを考慮して決めたものである。動き補償メモリ
４６と４７の出力は加算器４８で加算される。１／２係
数器４９は加算器４８の出力に１／２を乗じる。これら
メモリ４６，４７、加算器４８、１／２係数器４９が全
体として動き補償補間回路５０を構成している。

【００５２】画像入力信号とフィールドディレィ４２の
出力はまた、１６Ｈメモリ５２，５１に各々入力され
る。メモリ５１，５２、加算器５３、１／２係数器５４
の動作は動き補償がなされないことを除いて動き補償補
間回路５０と同様であり、これらが全体として静止画用
のフィールド間補間回路５５を構成している。

【００５３】フィールドディレィ４１の出力は１６Ｈメ
モリ５６に入力される。メモリ５６および前記メモリ５
１，５２はすべて動き補償メモリ４６，４７とのディレ
ィ合せのためのものである。１６Ｈメモリ５６の出力は
フィールド内補間回路５７に入力される。このフィール
ド内補間回路５７の内容は、例えば図１のフィールド内
補間回路２の内容と等しいもので良い。

【００５４】動き補償補間回路５０の出力、フィールド
間補間回路５５の出力は各々スイッチ５８の１側入力、
０側入力となる。スイッチ５８は後に述べる信号Ｌに従
って、信号Ｌが１ならば１側、０ならば０側を選択す
る。スイッチ５８の出力は（１−Ｋ）係数器５９の入力
となり、またフィールド内補間回路５７の出力はＫ係数
器６０の入力となる。１−Ｋ係数器５９，Ｋ係数器６
０，加算器６１の動作は図１の混合回路３と同様であ
り、これらにスイッチ５８を加えて全体として混合回路
６２を構成している。加算器６１の出力、および１６Ｈ
メモリ５６の出力は時間軸変換回路６３に入力される。
時間軸変換回路６３の内容は例えば図１の時間軸変換回
路４の内容と等しいもので良い。この回路６３の出力が
本装置の出力信号となる。

【００５５】図７において、動き補償メモリ４６，４
７、１６Ｈメモリ５１，５２，５６の出力には各々
Ｃ′，Ａ′，Ｃ，Ａ，Ｂの記号が付されているが、これ
らは各々減算器６５〜６８の対応する入力となってい
る。一方、２６２Ｈメモリ４３の出力は（１６Ｈ＋２
Ｖ）のディレィ量を持つ動き補償メモリ４４と１６Ｈメ
モリ４５に入力される。これらのメモリ４４，４５の出
力にはＤ，Ｄ′の記号が付されているが、これらも減算
器６６，６８の対応する入力となっている。減算器６
５，６６の出力は入力画像信号の（動き補償を行わな
い）フレーム間差信号であり、減算器６７，６８の出力
は入力画像信号の動き補償フレーム間差信号である。

【００５６】減算器６５と６６，減算器６７と６８の出
力は各々１フィールドだけ位相がずれているが、このよ
うな位相のずれたフレーム間差信号を判定に使用する方
法は、動き検出における検出もれ防止のために従来から
使用されている（例えば文献（３））。減算器６５〜６
８の出力に対して絶対値回路６９〜７２で各々その絶対
値が求められる。最大値回路７３は絶対値回路６９の出
力と絶対値回路７０の出力を比較し、値の大きい方を出
力する。最大値回路７４の動作も同様であって、絶対値
回路７１，７２の出力を比較する。

【００５７】Ｌ決定回路７５では最大値回路７３の出力
と最大値回路７４の出力を比較して定数Ｌを決定する。
例えば回路７３の出力が回路７４の出力よりも大きけれ
ばＬ＝１とし、その逆であればＬ＝０とする。ここでは
Ｌは０または１の２値としたが、混合回路６２において
スイッチ５８の代わりに１−Ｋ係数器５９，Ｋ係数器６
０，加算器６１と同様な回路を設ければＬは連続的な値
とすることができる。

【００５８】一方、最大値回路７３の出力と最大値回路
７４の出力はまた最小値回路７６に入力される。最小値
回路７６は２つの入力のうちの小さい方を出力する。最
小値回路７６の出力はＫ決定回路７７に入力される。Ｋ
決定回路７７の動作は図１のＫ決定回路２４と同様であ
る。Ｋ決定回路７７の出力が混合回路に入力される係数
Ｋとなる。これら各構成６５〜７７が全体として補間選
択判定回路６４を構成している。

【００５９】次に図８により図７の装置の動作を説明す
る。図８には図７にＡ，Ａ′，…等で示された信号の時
空間領域上での位置が示されている。いま着目する走査
線はＢであり、、それに対する補間走査線はＸである。
その他の表記法は図２と同様である。図７の装置ではフ
ィールド間補間および動き補償フィールド間補間とも時
間方向に関して両側から補間を行っている（図１の装置
は片側補間）。すなわち、フィールド間補間では

【００６０】

【外６】

【００６１】としており、動き補償フィールド間補間で
は

【００６２】

【外７】

【００６３】としている。フィールド内補間に関しては
図１と同様である。時間に関する両側補間を行うことに
より、本装置では時間周波数に関してより急峻な減衰特
性を得ることができる。しかし、とき空間周波数領域上
での各々の補間による阻止域は、図１の装置による図３
の（ｂ），（ｃ），（ｅ）と全く同様である。

【００６４】一方、本装置では補間選択判定回路６４に
おいて３つの補間のうちどれを選択するかの判定を行っ
ているが、これはフレーム間差信号Ａ−Ｃ，Ｂ−Ｄ、お
よび動き補償フレーム間信号Ａ′−Ｃ′，Ｂ−Ｄ′の４
つの信号に基づいて行っている。これらの時空間位相は
やはり図８から明らかである。これらの信号からＬ，Ｋ
を決定するが、その方法や意味は図２から図７に関する
記述により明らかであるので省略する。

【００６５】本装置では静止画用のフィールド間補間を
動き補償補間と別に設けることにより、動ベクトル発生
回路７８から出力される動ベクトルＶが一定であるよう
な同一画像部分内において、静止画部分と動画部分が同
時に存在する場合でも、各々を高画質で走査変換するこ
とができる。なお、図１の装置の場合と同様にして本装
置に図４の動き補償補間回路を適用することもできる。

【００６６】本発明はここに示した画像信号のみなら
ず、例えば６２５本システムやＨＤＴＶにも利用でき
る。また、前記各実施例では動き補償補間回路を１つだ
け用いているが、画像のより複雑な動きに対応するため
に、図４あるいは図７の実施例と同様な方法により、動
き補償補間回路の数を増すこともできる。例えば図７に
おいて１６Ｈメモリ４５，５１，５２の代わりに動き補
償メモリを使用し、動ベクトル発生回路７８から同時に
２つの動ベクトルを出力できるように変更すれば、同一
の画像部分に対して２種類の動きまで良好な画質で順次
走査変換を行うことができる。

【００６７】

【発明の効果】本発明はインタレース走査信号の順次走
査信号への変換に必要な走査線の補間を行う際に、補間
信号に画像の動きに適応して動き補償をすることによ
り、動画に対しても垂直解像度を低下させることなくイ
ンタレース妨害を完全に除去することができ、動画の変
換画質を大きく向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すブロック図である。

【図２】同実施例の動作例を示す図である。

【図３】同実施例の動作を説明する時間−垂直スペクト
ルを示す図である。

【図４】本発明の他の実施例にかかる動き補償補間回路
を示す図である。

【図５】同実施例の動作例を示す図である。

【図６】図４の回路の動作を説明する時間−垂直スペク
トルを示す図である。

【図７】本発明のさらの他の実施例を示す図である。

【図８】同実施例の動作例を示す図である。

【符号の説明】 １ 動き補償補間回路 ２ フィールド内補間回路 ３ 混合回路 ４ 時間軸変換回路 ５ 補間選択判定回路 ６ 動ベクトル発生回路

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インタレース走査の入力画像信号に対
   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、 前記入力画像信号における画像の動き量を動ベクトルと
   して出力する動ベクトル発生回路と、 １フィールドの遅延量に対して前記動ベクトルに従い前
   記画像の動き量を補償した遅延回路を用いて走査線を補
   間する動き補償補間回路と、 前記２つの補間回路の出力信号を混合する混合回路と、 該混合回路における混合比を１フレームの遅延量に対し
   て前記動ベクトルに従い前記画像の動き量を補償した前
   記入力画像信号の動き補償フレーム間差信号に基づいて
   決定する補間選択判定回路と、 前記混合回路の出力信号および前記入力画像信号を順次
   走査の各走査毎に交互に選択して順次走査信号を出力す
   る手段と、 前記入力画像信号の１フィールド前後の各信号により走
   査線を補間するフィールド間補間回路とを具え、 前記動き補償補間回路における遅延回路は、前記入力画
   像信号の１フィールド前後の各信号に対して前記動ベク
   トルに従い前記画像の動き量を補償し、 前記混合回路は、選択信号によって前記動き補償補間回
   路の出力信号および前記フィールド間補間回路の出力信
   号のいずれかを選択して前記フィールド内補間回路の出
   力信号と混合し、 前記補間選択判定回路は、前記入力画像信号のフレーム
   間差信号および１フレームの遅延量に対して前記画像の
   動き量を補償した前記入力画像信号の動き補償フレーム
   間差信号に基づいて前記選択手段を制御すると共に前記
   混合比を決定することを特徴とする画像信号の走査変換
   装置。
2. 【請求項２】 インタレース走査の入力画像信号に対
   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、 前記入力画像信号における画像の動き量を動ベクトルと
   して出力する動ベクトル発生回路と、 １フィールドの遅延量に対して前記動ベクトルに従い前
   記画像の動き量を補償した遅延回路を用いて走査線を補
   間する動き補償補間回路と、 前記２つの補間回路の出力信号を混合する混合回路と、 該混合回路における混合比を１フレームの遅延量に対し
   て前記動ベクトルに従い前記画像の動き量を補償した前
   記入力画像信号の動き補償フレーム間差信号に基づいて
   決定する補間選択判定回路と、 前記混合回路の出力信号および前記入力画像信号を順次
   走査の各走査毎に交互に選択して順次走査信号を出力す
   る手段とを具え、 前記動ベクトル発生回路は、前記動ベクトルの垂直方向
   の動き量が奇数（走査線／フィールド）である場合に、
   前記動き量−１および＋１を各々加えた値を垂直方向の
   動ベクトルとして出力することを特徴とする画像信号の
   走査変換装置。
3. 【請求項３】 インタレース走査の入力画像信号に対
   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、 前記入力画像信号における画像の動き量を動ベクトルと
   して出力する動ベクトル発生回路と、 １フィールドの遅延量に対して前記動ベクトルに従い前
   記画像の動き量を補償した遅延回路を用いて走査線を補
   間する動き補償補間回路と、 前記２つの補間回路の出力信号を混合する混合回路と、 該混合回路における混合比を１フレームの遅延量に対し
   て前記動ベクトルに従い前記画像の動き量を補償した前
   記入力画像信号の動き補償フレーム間差信号に基づいて
   決定する補間選択判定回路と、 前記混合回路の出力信号および前記入力画像信号を順次
   走査の各走査毎に交互に選択して順次走査信号を出力す
   る手段とを具え、 前記動き補償補間回路は、前記動ベクトルの垂直方向の
   動き量が偶数（走査線／フィールド）の場合は、前記動
   き量だけ遅延量を補償した１フィールド前または後の信
   号から出力信号を作成し、奇数（走査線／フィールド）
   の場合は前記動き量に奇数量の加減を行った量だけ遅延
   量を補償した１フィールド前または後の信号から出力信
   号を作成することを特徴とする画像信号の走査変換装
   置。