JP3327593B2 - ディジタルテレビジョン画像を伝送するテレビジョンシステム - Google Patents

ディジタルテレビジョン画像を伝送するテレビジョンシステム

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】本発明は一般に送信機から受信機にディジ
タル形式でテレビジョン画像を伝送するテレビジョンシ
ステムに関連している。伝送すべきビットの量を制限す
るために、各画像は種々の変換で変換符号化を受け、実
行すべき変換はフレームの２つの連続フィールド間の動
き効果（motion effects）の存在により決定される。本
発明はまたこれらの動き効果を決定する動き検出器にも
関連している。
【０００２】そのようなテレビジョンシステムはテレビ
ジョン放送システムであってもよいことに注意すべきで
ある。そのような場合、ＴＶチャネルはディジタル化さ
れたテレビジョン画像の伝送に使用される。代案とし
て、そのようなテレビジョンシステムはビデオレコーダ
であってもよく、そのような場合、ビデオテープがディ
ジタル化されたテレビジョン信号の伝送に使用される。
【０００３】
【背景技術】一般に知られているように、テレビジョン
画像は３個の画像信号PS(1) ，PS(2) ，PS(3) により完
全に規定されている。これらの信号は３個の基本カラー
信号Ｒ，Ｇ，Ｂであってもよいが、代案として輝度信号
Ｙと２個の色差信号CHR(1)とCHR(2)であってもよく、そ
れらはしばしばＵとＶにより示され、またしばしばＩと
Ｑにより示され、一方、他の多くの記号化も通常行われ
ている。
【０００４】ディジタル形式でテレビジョン画像を伝送
するため、テレビジョン画像はその各々がＮ個の画素
（列）を有するＭ個の行（ライン）の２次元マトリクス
であると考えられ、そして３個の画像信号のこれらＭ×
Ｎ画素に関連した値のみが受信機に伝送される。
【０００５】625 ラインＴＶフレームにおいて、フレー
ムの可視部分はその各々が720 個の画素を有する576 ラ
イン（行）を具えている。もし各画素の関連輝度値が、
例えば８ビット符号語により表されているなら、すべて
の輝度値の表現のみに約３×106 ビットが既に必要とさ
れ、すなわち、毎秒25フレームの場合に約75×106 ビッ
ト／秒のビット速度が必要とされる。これは許容するこ
とのできないほど高いビット速度である。研究者により
認識された対象は約20メガビット／秒のビット速度を実
現することであり、特に磁気テープあるいは他の蓄積媒
体上にディジタル化されたビデオ信号を記録する際にそ
うである。
【０００６】この目的を達成するために、テレビジョン
画像のシリーズは変換操作を受ける（例えば参考文献１
および２を見よ）。符号化すべきテレビジョン画像は各
々Ｅ×Ｅ画素の多数の画素ブロックに区分される。Ｅの
通常値は８であり、従って6480個の画素ブロックの全数
がこの区分により得られる。各画素ブロックは引き続い
てその各々がＥ×Ｅ画素のブロックにより形成され、か
つその各々が自己の加重因数ｙ( ｉ，ｋ) を有するＥ2
個の相互直交基本画像Ｂ (ｉ，ｋ) ；ｉ，ｋ＝１，----
--，Ｅの和であると考えられる。これらの加重因数は通
常、係数として規定されている。インデクスｉとｋは基
本画像の空間垂直周波数と空間水平周波数を表している
（参考文献３の第10章を見よ）。その意味は以下の記述
から明らかであろう。
【０００７】例えば離散余弦変換の場合、画素ブロック
の各画素は２つの極限値の間の値を取ろう。もしこれら
の極限値がそれぞれ白と黒であるなら、各画素はグレー
値を有するであろう。垂直（あるいは水平）方向のお互
いに先行する画素の関連グレー値は、位置の関数として
余弦形状であり、かつ（２Ｅ−１）／ｉの周期で周期的
な曲線上に位置している。この周期の逆数は空間周波数
として規定される。例えばアダマール変換の場合に、画
素は２つの極限値の１つの値あるいは他の値のいずれか
を有している。換言すれば、それは白か黒のいずれかで
ある。この場合、ｉは垂直方向でお互いに先行する画素
により形成されたシリーズで、１つの極限値から他の極
限値に跳躍する回数（あるいはその逆の回数）の測度で
ある。
【０００８】可能な最低ビット速度で係数を伝送するた
めに、係数は適応量子化操作に適応される。ｄｃ係数ｙ
( １，１) のように有意と思われる小さいステップサイ
ズが使用され、かつステップサイズは係数の有意性が減
少するにつれて増大する。このように異なる係数は異な
る数のビットで表される。余り有意でない係数の多くは
上記の量子化操作により零となり（もちろんそれらの値
に依存するが）、かつ全く伝送されないか、あるいは個
別に伝送されない。
【０００９】このようなやり方で、全く関心のあるビッ
ト速度低減は画像品質の僅かな損失のみで実現される。
参考文献１と５で十分説明されたように、画像品質の損
失は変換すべき画像が静止画像である場合にのみ実際に
小さいと見いだされている。このことを影像化するため
に、その対象が垂直延在ラインにより囲まれている画像
中の対象を想像することができる。もし対象（従ってラ
イン）が水平に動くなら、偶数フィールドのラインの一
部分は奇数フィールドのラインの一部分に対してオフセ
ットされよう。各フレームがインターレースされた形式
でこれら２つのフィールドを具えているから、元来真っ
すぐなラインは蛇行するであろう。このフレームを変換
操作に従わせることにより、この蛇行したラインの満足
すべき表現のためにより高い垂直周波数の係数をさらに
伝送する必要があろう。このことは符号化効率に有害な
影響を有している。
【００１０】これを改善するために、Ｅ／２×Ｅ画素の
偶数フィールドブロックと奇数フィールドブロック各々
に各画素ブロックを区分することが参考文献１に提案さ
れている。偶数フィールドブロックはテレビジョン画像
の偶数フィールドのＥ／２ラインを具え、かつ奇数フィ
ールドブロックはテレビジョン画像の奇数フィールドの
Ｅ／２ラインを具えている。画素ブロックを変換操作に
従わせる前に、まず動き効果が検査される。もしこれら
が存在しないなら、全画素ブロックはフレーム内変換
（intrframe transform ）として規定される変換操作を
受ける。もし画素ブロックに動き効果が存在するなら、
偶数および奇数のフィールドブロックは各々かつ個別的
に変換操作を受ける。これはフィールド間変換（intrfi
eld transform ）として規定されよう。
【００１１】そのような動き効果がフィールドの中で顕
著でないから、フィールド内変換がそのような場合に使
用されるかどうかは示されないであろう。その場合、も
しフレーム内変換を受けた静止画像が存在するなら、必
要以上の高い垂直周波数の係数をさらに考慮する必要が
ない。
【００１２】受信機に伝送すべき係数が画素ブロックの
フレーム内変換から得られるものか、あるいは画素ブロ
ックのフィールド内変換から得られるもののいずれかで
あるかの判定は動き検出器により行われる。そのような
検出器の具体例は参考文献１と５に示されている。この
実施例において、画素ブロックはフレーム内変換を受け
ている。さらに特定すると、これは変形２次元アダマー
ル変換であるが、しかし代案としてそれは、例えば離散
余弦変換（DCT ：Discrete Cosine Transform）のよう
な他の変形変換であろう。蛇行したラインは最高垂直水
平周波数と最低水平周波数を有する基本画像、すなわち
８×８画素を具える基本画像の場合にはＢ (８，１) に
より表すことができる。もしこの基本画像Ｂ (８，１)
に関連し、かつ変形２次元アダマール変換により得られ
た第１係数ｙ (８，０) が例えば所定の基準値より大き
い有意な値を有するなら、この既知の動き検出器は今や
「動き」の表示を発生する。
【００１３】しかし、実際には、この既知の動き検出器
はそれが「動き」を示し、同時にどんな動きも全く存在
しないという意味で、誤りある判定を行うように見え
る。
【００１４】
【発明の開示】本発明の目的は誤りのある判定の危険性
を著しく低減するために上記の動き検出器の補正を与え
ることである。
【００１５】本発明によると、動き検出器は、符号化ス
テーションが上記の補正された別のフレーム内変換を使
用しながら上記の動き検出の複数の別の係数を決定する
ようさらに適応され、該係数は最低水平空間周波数と、
上記の第１係数に関連する基本画像よりも低い垂直空間
周波数を有する基本画像と関連し、かつ第１係数の有意
な値の生起と同時に、上記のどの別の係数も少なくとも
所定の有意性の値を有していない場合にのみ「動き」の
表示を発生している。
【００１６】この点に関して、係数はもし所定の基準値
を越えるなら有意であると考えられよう。
【００１７】上に規定された条件は、もし第１係数が少
なくとも所定の量だけ別の各係数を越えるなら特に満足
される。
【００１８】本発明は既知の動き検出器の徹底的探索研
究の結果である。誤りのある判定は画素ブロックの幅を
通してあるいはほぼそれを通して延在する１つ以上の強
い輝度遷移を画素ブロックが有している状態で顕著に生
起するように見える。これらの状態において、第１係数
ｙ (８，１) は任意の動きが実際に存在しないで「動
き」の表示となる非常に有意な値を有するように見え
る。
【００１９】画素ブロックが動き効果を示す状態からそ
のような状態を区別できるために、研究者はそのような
遷移が実際にステップ関数であり、かつ低周波成分が他
の状態よりもそのようなステップ関数で大きな値を有す
ることをフーリエ解析から分かることを実現した。その
ような場合、高周波成分が遷移の尖鋭度を規定するのみ
で、かつこれらのたいていの成分は通常低周波成分より
もかなり小さい値を有している。この知識は２つの状態
の間の区別を可能にする手段を研究者に与えた。事実、
もしｙ (８，１) が大きな値を有し、同時に低い垂直周
波数の係数が小さい値を有するなら、画素ブロックが動
き効果を示し、その場合に「動き」の表示が発生される
ことは非常にあり得ることである。他方、もしｙ (８，
１) が大きな値を有し、一方、低い垂直周波数の係数も
また大きな値を有するなら、関連画素ブロックは何らの
動き効果を示さないが、しかし輝度の強い遷移を示し、
その場合に「動かないこと（no motion)」の表示が発生
されることは非常にあり得ることである。
【００２０】参考文献 （１）変換符号化を受けたディジタル化された画像信号
が符号化ステーションから復号ステーションに送信され
るテレビジョンシステムについて、 エス・エム・シー
・ボージャーズ（S. M. C. Borgers）、アール・ピー・
デ・ブルーイン(R. P. de Bruijine）、ピー・エッチ・
エヌ・デ・ウィス（P. H. N. de With)の欧州特許出願
第0,282,135 号。 （２）40mmドラム、単一アクチュエータおよびDCT ベー
スのビット速度低減について、エス・エム・シー・ボー
ジャーズ（S. M. C. Borgers）、ダブリュウ・エイ・エ
ル・ハイネマンス（W. A. L. Heijnemans)、イー・デ・
ニート（E. de Niet）、ピー・エッチ・エヌ・デ・ウィ
ス（P. H. N. de With）の消費者エレクトロニクスのア
イイーイーイー議事録(IEEE TRansactions on Consumer
Electronics)、第34巻、第３号、1988年８月、頁697
−705 。 （３）ディジタル影像処理について、ダブリュー・ケー
・プラットの「ウィレイ学際科学出版（Weley-intersci
ence publication）」、ジョン・ウィレイ・アンド・サ
ンズ（J. Weley and Sons)、1978年、（ISBN 0-471-018
88-0）、第10章。 （４）「ビット速度低減方法と回路配置（Verfahren un
d Schaltungsanordnungzur Bitratenreduktion ）」、
ピー・フォーゲル(P. Vogel)。 （５）ビデオ信号の動き適応フレーム内変換符号化（Mo
tion-adaptive intraframe transform coding of video
signals）、ピー・エッチ・エヌ・デ・ウィス（P. H.
N. de With）、フィリップス研究雑誌（Philips Journa
l of Research)、第44巻、第３／４号、1989年。
【００２１】本発明の実施例を添付図面を参照して詳細
に説明する。
【００２２】
【実施例】テレビジョンシステムの一般構造 図１はテレビジョンシステム、特にビデオレコーダを線
図的に示している。それは送信機Ａと受信機Ｂを具えて
いる。送信機は符号化ステーション１を具え、かつ受信
機は復号ステーション２を具えている。符号化ステーシ
ョンは画像信号ソース３からアナログ画像信号ｘ(t) を
受信し、かつパルス列ｓ(j) を供給する。パルス列は変
調回路４で適当に変調され、かつ書き込みヘッド５を介
して磁気テープ６に記録される。受信機Ｂにおいて、情
報は読み取りヘッド７によりテープ６から読み取られ、
かつ復調回路８で復調された後で再びパルス列ｓ(j) を
生じる電気信号に変換される。このパルス列ｓ( ｊ) は
元の画像信号ｘ(t) の局部形ｘ′(t) を供給する復号ス
テーション２に印加される。この局部画像信号ｘ′(t)
は表示のためにモニター９に印加される。
【００２３】符号化ステーション１において、アナログ
画像信号ｘ(t) は約13.5ＭHzの適当に選ばれたサンプリ
ング周波数ｆS でＡ／Ｄコンバータ10においてまずサン
プルされる。前述の画素に対応するこれらのサンプルは
例えば８ビットのPCM 語ｘ(n) に引き続いて符号化さ
れ、かつ変換回路11に印加され、参考文献１の詳細な記
述によってその動作は説明されよう。完全化のために、
Ｅ×Ｅの係数ｚ(i, k)の同等に大きいブロックおよび表
示ビットMDに画像のＥ×Ｅ画素ｘ(i, k)のブロックが毎
回変換されることに注意すべきである。さらに特定する
と、画素ブロックはフィールド内変換あるいはフレーム
内変換を受ける。表示ビットMDは２つのどの変換に画素
ブロックが従うかを表示する。係数および表示ビットMD
は引き続いて符号化回路12に印加され、それはある種の
アルゴリズムに従って係数ブロックを符号化し、すなわ
ちそれはブロックを一連の符号語に変換する。シリーズ
の符号語の数は係数ブロックの係数の数より一般に小さ
く、一方、これらの符号語は一般に可変長を有してい
る。特に適当な符号化アルゴリズムは参考文献４に詳細
に記述されている。
【００２４】符号化された係数（符号語のシリーズ）と
表示ビットMDは個別にあるいは時分割多重化形式のいず
れかで磁気テープに書き込まれる。時分割多重化では時
分割多重化回路13が要求され、それは通常のやり方で実
現でき、かつその出力はパルス列ｓ( ｊ) を供給する。
【００２５】復号ステーション２において、復号回路８
により供給されたパルス列ｓ(j) は、このパルス列の符
号語のシリーズから表示ビットMDを分離する逆多重化回
路14に印加される。符号語のこのシリーズと関連表示ビ
ットMDは符号語の各シリーズの係数ブロックｚ′(i, k)
を供給する復号回路15に別々に印加され、該ブロックは
元の係数ｚ(i, k)に対応している。関連表示ビットMDと
共に、この係数ブロックは逆変換回路16に印加され、そ
れは表示ビットに依存して、この係数ブロックを逆フィ
ールド内変換あるいは逆フレーム内変換に従わせる。そ
の結果、それはモニター９に表示できるアナログ画像信
号ｘ′(t) を供給するＤ／Ａコンバータ17に印加される
画素ｘ′(n) を供給する。
【００２６】変換回路 前節の「テレビジョンシステムの一般構造」で述べられ
たように、変換回路11は表示ビットMDに依存して、Ｅ×
Ｅ画素のブロックをフィールド内変換あるいはフレーム
内変換に従わせるよう適応される。そのような変換回路
の実施例は図２に線図的に示されている。
【００２７】この実施例はＥ×Ｅ画素の画素ブロックが
Ｅ2 個の相互に直交な基本画像Ｂ(ｉ，ｋ) の和として
考えられ、ここでＥ×Ｅ画素においてｉ，ｋ＝１，２，
３，.... Ｅであり、かつ各々は係数として通常規定さ
れているそれ自身の加重因数ｚ(i, k)を持っている。今
後画素ブロックはマトリクスＸとして考えられ、かつ基
本画像もまたマトリクスであると考えられる。さらに特
定すると、各基本画像は数学的に以下の関係式、
【数１】 Ｂ (ｉ，ｋ) ＝Ａi ＡT k ----（１） により規定される。この関係式で、Ａは変換マトリクス
を表し、Ａi は各列が変換マトリクスＡのｉ番目の列に
等しく、かつＡT k は各列がマトリクスＡのｋ番目の行
に等しいマトリクスを表している。
【００２８】もし関連係数ｚ( ｉ，ｋ) がまたマトリク
スＺに配列されるなら、
【数２】 Ｚ＝ＡT ＸＡ ----（２） が保持される。この関係式で、ＡT はＡの転置マトリク
スを表している。
【００２９】関係式（２）に従って係数を計算するため
に、元の変換マトリクスＡと転置マトリクスＡT の双方
が利用可能でなければならない。しかし、関係式（２）
は、
【数３】 ＺT ＝ (ＸＡ) T Ａ ----（３） に等価である。変換マトリクスＡのみがこのマトリクス
乗算に利用可能である。さらに特定すると、積マトリク
スＸＡがまず計算され、引き続いてこの積マトリクスは
転置され、最後に転置された積マトリクス（ＸＡ）T は
変換マトリクスＡによって再び乗算されよう。
【００３０】図２に示された実施例は画素ｘ( ｎ) が印
加される入力11.01 と係数Ｚ( ｉ，ｋ) が生起する出力
11.02 を有している。２個の画像メモリ11.03(1)と11.0
3(2)とが入力11.01 に接続されている。それらはアドレ
ス可能なメモリ位置を有し、かつフレームの２つの連続
フィールドの可視ラインの可視画素が例えばこれらの画
像メモリに書き込まれ、同時に先行フレームの２つのフ
ィールドの画素が他の画像メモリで読み取られるような
やり方で制御される。これら２つの画像メモリの交互使
用は２つのスイッチ11.04 と11.05 により象徴化されて
いる。
【００３１】さらに特定すると、画像ラインは最初に奇
数ライン、次に偶数ラインによってライン毎に画像メモ
リに書き込まれる。このようにフレームのすべての画素
が読み取られた後、画像メモリは例えば図３のドットに
より例示された画素を具えている。この図３には画素が
書き込まれている画像メモリの行数LNが垂直方向に示さ
れ、かつ画素が書き込まれている画像メモリの列数PNが
水平方向に示されている。画像メモリの内容が読み取ら
れると、各画像はいわばＥ×Ｅ画素のブロックＸのｘ(
ｉ，ｋ) に区分される。そのような区分はＥ＝８につい
て図３に線図的に示されている。
【００３２】そのようなブロックの画素は変換器（tran
sformer ）11.06 に行毎に印加される。このブロックＸ
は８×８離散余弦マトリクス（DCT マトリクス）が好ま
しい固定変換マトリクスＡにより乗算される。これは積
マトリクスＸＡを生じる。
【００３３】２つの積マトリクスメモリ11.07(1)と11.0
7(2)は変換器の出力に接続される。画像メモリ11.03(.)
と同様に、それらはアドレス可能なメモリ位置を有し、
かつ積マトリクスＸＡの積要素がこれら２つの積マトリ
クスメモリの１つに書き込まれ、同時に先行積マトリク
スの積要素が他の積マトリクスメモリで読み取られるよ
うなやり方で制御される。さらに特定すると、積要素は
メモリに行毎に書き込まれ、列毎に読み取られる。これ
ら２つの積マトリクス11.07(.)の交互使用はスイッチ1
1.08 と11.09 により図２に象徴化されている。
【００３４】各積マトリクスは引き続いてフレーム内変
換あるいはフィールド内変換のいずれかを受ける。この
ために、そのような積マトリクスは８×８フレーム変換
器11.10 かあるいは４×４フィールド変換器11.11 のい
ずれかに印加される。この選択動作はスイッチ11.12 と
11.13 により図２に象徴化されている。
【００３５】もし積マトリクスがフレーム内変換を受け
なければならないなら、積要素は積マトリクスが転置さ
れるようにメモリ11.07(.)から列毎に読み取られる。こ
のようにして得られた転置８×８積マトリクス（ＸＡ）
T は変換器11.10 で変換マトリクスＡにより再び乗算さ
れる。その結果、転置係数マトリクスＺT ＝（ＸＡ） T
Ａ が得られる。変換器11.10 に印加された積要素がフ
レームの２つのフィールドの画素から生成されるという
事実からフレーム内変換の表示が生じることに注意すべ
きである。
【００３６】もし積マトリクスがフィールド内変換を受
けねばならないなら、積要素は完全に異なるシーケンス
で関連積マトリクスメモリ11.07(.)から読み取られる。
さらに特定すると、積マトリクスはいわば２つの部分に
分離される。これは図４に例示されている。８×８積要
素の全積マトリクスが図４のＩに示され、その要素は変
換器11.06 により供給され、かつ積マトリクスメモリ1
1.07(.)に蓄積される。そのような積要素はｐ( ｉ，ｋ)
により示されている。この積マトリクスは図４のIIに
示されている奇数ラインの積要素を具える４×８副次積
マトリクス（sub-product matrix）と、図４のIII に示
されている偶数ラインの積要素を具える４×８副次積マ
トリクスとにまず仮想的に区分される。引き続いて、こ
れらの２つの４×８副次積マトリクスは、４×４変換マ
トリクスＡ′（DCT マトリクス）が関連しているフィー
ルド変換器11.11 に連続的かつ列毎に印加される。32係
数の２つのグループの各々は４×４変換マトリクスＡ′
により２つの４×８副次積マトリクスの各々を乗算して
得られる。フィールド内変換の表示は、８×８ブロック
の２つのフィールドが今や別々に変換を受けるという事
実から生じている。
【００３７】フレーム内変換あるいはフィールド内変換
の選択は動き検出器11.14 により供給される表示ビット
MDの論理値に基づいている。示された実施例において、
この検出器は変換器11.06 の入力に接続されている。画
像中の対象が２つの連続フィールドの間の期間で動いた
かどうか、およびこの何らかの動きが画素ブロック内で
顕著であるかどうかが確認される。もしどんな動きも顕
著でないなら、MDは０となり、かつ画素ブロックはフレ
ーム内変換を受ける。しかし、もし動きが顕著であるな
らMDは１となり、かつ画素ブロックはフィールド内変換
を受ける。
【００３８】動き検出器 動き検出器の一般構造は垂直空間周波数の測定に基づい
ている。これが動きの存在の測度である事実は図５に示
されている。もし例えばトリートランク（treetrunk）
のような垂直配向対象に向けられるなら、ビデオカメラ
により供給された画素ブロックが図５のＩに示される。
もしカメラが水平方向に著しく動くなら、図５のIIに示
されたライン構造の画素要素ブロックが生成される。こ
のライン構造は、まず画像の奇数ライン、次に画像の偶
数ラインが走査されるという理由で生成される。そのよ
うなライン構造は８×８画素のブロック内で顕著であ
り、かつこの構造の一部分は図５のIII に示され、かつ
８×８アダマール変換マトリクスに関連する基本画像Ｈ
( ８，１) に対して大きな類似性を示す。完全化のため
に、この８×８アダマールマトリクスは図６に示されて
いる（関係式（１）の定義も見よ）。フレームの２つの
連続フィールドの間の動き効果が存在するかどうかを確
認するために、係数ｙ( ８，１) を発生するよう８×８
画素のブロックＸを変形２次元アダマール変換に従わせ
ることが参考文献５に既に提案されており、そして、も
しこれが所与のしきい値より大きいなら、MD＝１とな
る、あるいは反対の場合にMD＝０となる動きが存在する
かどうかを決定することが提案されている。
【００３９】さらに特定すると、この変形２次元アダマ
ール変換は以下のように規定される。
【数４】 Ｙ＝‖ＨT Ｘ‖Ｈ ----（４） この関係式で‖ＨT Ｘ‖はその各要素ｂ( ｉ，ｋ) が積
マトリクスＨT Ｘの対応要素ｐ2 (i, k)の補正形である
マトリクスを表している。この補正は種々の形式を取っ
てもよい。例えば、ｂ (ｉ，ｋ) はｂ (ｉ，ｋ) ＝｜ｐ
（ｉ，ｋ) ｜が保持されるようにｐ( ｉ，ｋ) の絶対値
に等しくてもよい。またｂ（ｉ，ｋ) をｐ（ｉ，ｋ) の
二乗、すなわちｐ2 (i, k)に等しくする選択もあろう。
完全な変換を実行することなく、係数ｙ（８，１) は、
例えば関係式、
【数５】 から簡単に計算できる。
【００４０】しかし、既に述べられたように、動き（MD
＝１）の存在を不正確に示すという意味でこの動き検出
器が規則的に誤りのある判定を取るように見える。研究
によりこのことはブロックの幅の至るところ、あるいは
実質的に至るところに延在する１つ以上の強い輝度遷移
を画素ブロックが有している状態で起こることが証明さ
れている。このことを解明するために、画素ブロックの
各画素の輝度は図７のＩおよびIIに示されている。さら
に特定すると、図７のＩの画素ブロックは３ラインにわ
たって延在する暗黒（輝度20）から光明（輝度80）への
遷移を有している。さらにこの画素ブロックは動き効果
によって影響されない。もしこの画素ブロックが変形ア
ダマール変換を受けるなら、簡単な態様でｙ( ８，１)
＝200 が推定てきる。図７のIIに示された画素ブロック
は動き効果で最良であり、かつ変形アダマール変換を再
び使用するなら、この画素ブロックに対してｙ( ８，
１)＝1120が計算できる。たとえしきい値として150 が
選ばれても、これは図７のＩの画素ブロックがMD＝１
（動き）という結果を不正確に有していることを意味し
ている。
【００４１】図７のＩに示されたような遷移が低周波成
分の大きな値により記述されることがフーリエ解析から
知らていれる。そのような場合、高周波成分のみが遷移
の尖鋭度を規定し、かつ一般に低周波成分よりもかなり
小さい値を有している。換言すれば、画素ブロックに対
して少なくとも１つの低周波係数ｙ（ｍ，１) を計算す
ることにより、この係数の値に依存して、関連画素ブロ
ックが図７のＩに示されたタイプのものであるかどうか
（動きはないが、遷移がある）、あるいは図７のIIに示
されたものであるかどうか（動き）を決定できる。例え
ば、ｙ（４，１) は低周波成分として選択できるが、し
かし他の選択も受け入れ可能である。２つ以上の係数の
結合は代案として使用され、少なくとも１つの係数が所
定のしきい値を越えるかどうかをチェックする。そのよ
うな動き検出器の実現は、もし水平零周波数に対応する
低周波係数が選択されるなら、それはかなり簡単化され
る。
【００４２】この動き係数の１実施例が図８に示されて
いる。変形２次元アダマール変換により係数ｙ（２，
１) ，ｙ（４，１) およびｙ（８，１) を計算し、かつ
それらの値に基づい動き／非動きの判定を取るよう適応
されている。
【００４３】画素ブロックＸの画素ｘ（ｉ，ｋ) が変換
器11.06 （図２を見よ）に行毎に印加された後、それら
は動き検出器11.14 に列毎に印加される。この検出器に
おいて、各画素は原理的に同様に実現されている３個の
チャネル11.15(.)に印加される。そのようなチャネル1
1.15(.)において、画素ｘ（ｉ，ｋ) はまず選択的な極
性反転を受ける。このために、各チャネルは選択的な極
性反転ステージ11.16(.)を具えている。その動作は２つ
のスイッチＡとＢおよび−１なる乗算因数を有する乗算
器回路Ｃにより図面に象徴化されている。このインバー
タステージの選択特性はインバータステージに制御パル
スを印加することで実現され、そのパルスはスイッチＡ
とＢの位置を変更できる。
【００４４】さらに特定すると、これらの制御パルス
は、極性インバータステージ11.16(1)に対して４Ｔの期
間で、極性インバータステージ11.16(2)に対して２Ｔの
期間で、そして極性インバータステージ11.16(3)に対し
てＴの期間で生起する。Ｔの値は画素が動き検出器に印
加される期間である。さらに特定すると、画素ブロック
Ｘの列ｋの８個の画素の最初の４個の画素ｘ（１，ｋ)
，ｘ（２，ｋ) ，ｘ（３，ｋ) およびｘ（４，ｋ) は
選択的な極性インバータステージ11.16(1)で反転されな
いが、しかし４個の引き続く画素ｘ（５，ｋ) ，ｘ
（６，ｋ) ，ｘ（７，ｋ) およびｘ（８，ｋ) の極性は
反転される。選択的な極性インバータステージ11.16(2)
において、最初の２つの画素ｘ（１，ｋ) とｘ（２，
ｋ) の極性は反転されず、ひき続く２つの画素ｘ（３，
ｋ) とｘ（４，ｋ) の極性は反転され、引き続く２つの
画素ｘ（５，ｋ) とｘ（６，ｋ) の極性は反転されず、
かつ最後に、最終の２つの画素ｘ（７，ｋ) とｘ（８，
ｋ) の極性は反転される。最後に、列の連続画素の極性
は交互に反転され、かつ選択的な極性インバータステー
ジ11.16(3)では反転されない。
【００４５】その極性がこのように反転されるかあるい
は反転されない画素ブロックＸの列の８個の画素は、共
に加算される第１アキュムレータ回路11.17(.)に各チャ
ネル11.15(.)で印加される。得られた和は補正回路11.1
8(.)に印加され、それはこの場合にこの和の絶対値を取
り、かつそれを第２アキュムレータ回路11.19(.)に印加
する。引き続いて、第１アキュムレータ回路はリセット
され、かつ画素ブロックＸの次の列（ｋ＋１）の画素は
動き検出器に印加される。画素ブロックＸのすべての８
個の列がこの態様で処理された後、アキュムレータ回路
11.19(1)は係数ｙ（２，１) を具え、アキュムレータ回
路11.19(2)は係数ｙ（４，１) を具え、そしてアキュム
レータ回路11.19(3)は係数ｙ（８，１) を具える。今や
これらの係数は動き表示ビットMDを供給する処理回路1
1.20 に印加される。引き続いて、第１アキュムレータ
回路11.17(.)と11.19(.)の双方は、動き検出器が次の画
素ブロックの画素を処理するために再び用意されるよう
リセットされる。
【００４６】この実施例の補正回路11.18(.)は第１アキ
ュムレータ回路11.17(.)の和の絶対値を第２アキュムレ
ータ回路11.19(.)に伝えるよう適応されることに注意す
べきである。既に注意したように、この補正回路11.1
8(.)はこの和を二乗し、かつこの二乗された和を第２ア
キュムレータ回路11.19(.)に印加するよう交互に適応さ
れる。
【００４７】処理回路11.20 は別のやり方で実現され
る。２つの実施例が今後詳細に説明されよう。
【００４８】最初の実施例が図９に示されている。それ
は各々がそれ自身のしきい値THR(.)を有し、かつ係数ｙ
（２，１) ，ｙ（４，１) およびｙ（８，１) をそれぞ
れ受信する３個のしきい値回路11.21(.)を具えている。
受信された係数が、比較されたしきい値より大きい時に
はいつでも、補助動き表示ビットMD′(.) ＝１が供給さ
れる。もし係数が関連しきい値より小さいなら、補助動
き表示ビットMD′(.)＝０が供給される。これらの補助
動き表示ビットは、補助動き表示ビットMD′(3) を直接
に、かつオアゲート11.22 の論理出力を禁止入力を介し
て受信するオアゲート11.22 とアンドゲート11.23 を具
える論理回路に図面に示された態様で印加される。
【００４９】処理回路の第２の実施例が図10に示されて
いる。それは一方ではｙ（８，１)とｙ（４，１) の絶
対値の減算により、他方ではｙ（８，１) とｙ（２，
１) の絶対値の減算により、２つの異なる係数を発生す
るため図面に示されたようなやり方で係数を受信する２
個の減算器11.24(.)を具えている。これは次のような差
係数となる。
【数６】 Δｙ( ４，１) ＝｜ｙ( ８，１) ｜−｜ｙ( ４，１) ｜ Δｙ( ２，１) ＝｜ｙ( ８，１) ｜−｜ｙ( ３，１) ｜--（６）
【００５０】関連しきい値THR(4)とTHR(5)を持つしきい
値回路11.25(.)のこれらの各差係数の絶対値を比較する
ことにより、補助動き表示ビットMD′(4) とMD′(5) は
表示ビットMDを供給するオアゲート回路11.26 に印加し
てそれぞれ得られる。
【００５１】図１のビデオレコーダーの設計において、
設計者はもし自分の意見で係数ｙ（４，１) が図７のＩ
に示された遷移の存在についての十分な情報を供給する
だけなら、係数ｙ（８，１) とｙ（４，１) のみを計算
するようなやり方で動き検出器を実現できることは明ら
かであろう。
【００５２】これらの実施例から明白であるように、第
１基準値より大きい係数ｙ（８，１) の生起に基づいて
別の係数のいずれも別の基準値（それは各係数に対して
異なっていてよい）より大きい場合に、動き検出器は一
般に「動き」のみを信号送出する。
【００５３】この動き検出器は代案として他のシステム
形態と結合して使用できることに注意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はビデオレコーダーの形をしたテレビジョ
ンシステムを線図的に示している。
【図２】図２は変換回路を線図的に示している。
【図３】図３は図２の変換回路の動作を説明するいくつ
かの線図を示している。
【図４】図４は図２の変換回路の動作を説明するいくつ
かの線図を示している。
【図５】図５は動き検出器の動作原理を説明する別のい
くつかの線図を示している。
【図６】図６はアダマールマトリクスを示している。
【図７】図７は２つの異なる画素ブロックの複合画素の
異なる輝度値を示している。
【図８】図８は図２の変換回路に使用する動き検出器の
１実施例を示している。
【図９】図９は図８の動き検出器に使用する処理回路を
示している。
【図１０】図１０は図８の処理回路の別の１実施例を示
している。
【符号の説明】
１ 符号化ステーション ２ 復号ステーション ３ 画像信号ソース ４ 変調回路 ５ 書き込みヘッド ６ 磁気テープ ７ 読み取りヘッド ８ 復調回路 ９ モニター 10 Ａ／Ｄコンバータ 11 変換回路 11.01 入力 11.02 出力 11.03(.) メモリ 11.04 スイッチ 11.05 スイッチ 11.06 変換器 11.07(.) 積マトリクスメモリ 11.08 スイッチ 11.09 スイッチ 11.10 ８×８フレーム変換器 11.11. ４×４フィールド変換器 11.12 スイッチ 11.13 スイッチ 11.14 動き検出器 11.15(.) チャネル 11.16(.) 選択的極性インバータステージ 11.17(.) 第１アキュムレータ回路 11.18(.) 補正回路 11.19(.) 第２アキュムレータ回路 11.20 処理回路 11.21(.) しきい値回路 11.22 オアゲート 11.23 アンドゲート 11.24(.) 減算器 11.25(.) しきい値回路 11.26 オアゲート回路 12 符号化回路 13 時分割多重化回路 14 逆多重化回路 15 復号回路 16 逆変換回路 17 Ｄ／Ａコンバータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 590000248 Ｇｒｏｅｎｅｗｏｕｄｓｅｗｅｇ １, 5621 ＢＡ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ， Ｔ ｈｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ (72)発明者 ローランド デン バッカー オランダ国 5621 ベーアー アインド ーフェン フルーネヴァウツウェッハ １ (56)参考文献 特開 昭63−234788（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04N 7/24 - 7/68

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 選択された適切な伝送媒体を解して送信
    機から受信機にディジタル形式でテレビジョン画像を伝
    送するテレビジョンシステムであって、 前記送信機が、 各テレビジョン画像をＥ×Ｅの各画素ブロックに区分す
    るとともに、そのような画素ブロックをフレーム係数ブ
    ロック及びフィールド係数ブロックにそれぞれ変換する
    ために、各画素ブロックをフレーム内変換及びフィール
    ド内変換にそれぞれ従わせ、フレーム中の対象がそのフ
    レームの二つの連続するフィールド間の期間で動いたか
    否か及びその動きが関連の画素ブロック内で顕著である
    か否かを確認する動き検出を実行し、そのような動きが
    生じなかったときには前記フレーム係数ブロックを前記
    受信機に伝送し、そのような動きが生じたときには前記
    フィールド係数ブロックを前記受信機に伝送し、かつ、
    前記動き検出に対して、各画素ブロックを、最高垂直空
    間周波数及び最低水平空間周波数を有する基本画像の係
    数である第１係数を決定するために変形フレーム内変換
    に従わせるよう適合される符号化ステーションを具え
    る、テレビジョンシステムにおいて、 前記符号化ステーションを、前記変形フレーム内変換を
    使用しながら前記動き検出に対する複数の他の係数を決
    定するように適合させ、 前記他の係数が基本画像と関連し、その基本画像が、前
    記最低水平空間周波数と、前記第１係数に関連する前記
    基本画像の周波数より低い垂直空間周波数を有し、 前記符号化ステーションを、前記他の係数のうちのいず
    れもが少なくとも予め設定された有意な値を有しない場
    合にのみ前記第１の係数の有意な値の発生と同時に「動
    き」の表示を行うように更に適合させたことを特徴とす
    るテレビジョンシステム。
  2. 【請求項２】 テレビジョンフレーム中の対象がそのフ
    レームの二つの連続するフィールド間の期間で動いたか
    否かを確認する動き検出器であって、 その動き検出器を、前記テレビジョンフレームをＥ×Ｅ
    の各画素ブロックに区分し、かつ、各画素ブロックを、
    最高垂直空間周波数及び最低水平空間周波数を有する基
    本画像に関連する予め設定された第１係数を決定するた
    めに変形フレーム内変換に従わせる動き検出器おいて、 前記動き検出器を、前記変形フレーム内変換を使用しな
    がら前記動き検出に対する複数の他の係数を決定するよ
    うに適合させ、 前記他の係数が基本画像と関連し、その基本画像が、前
    記最低水平空間周波数と、前記第１係数に関連する前記
    基本画像の周波数より低い垂直空間周波数を有し、 前記動き検出器を、前記他の係数のうちのいずれもが少
    なくとも予め設定された有意な値を有しない場合にのみ
    前記第１の係数の有意な値の発生と同時に「動き」の表
    示を行うように更に適合させたことを特徴とする動き検
    出器。
  3. 【請求項３】 もしその値が所定のしきい値より大きい
    なら、第１係数が有意な値を有することを特徴とする請
    求項２に記載の動き検出器。
  4. 【請求項４】 もしその値が少なくとも所定の量だけ別
    の各係数より大きいなら、第１係数が有意な値を有する
    ことを特徴とする請求項２に記載の動き検出器。
  5. 【請求項５】 もしその値が少なくとも所定のしきい値
    より大きいなら、別の各係数が有意な値を有することを
    特徴とする請求項２に記載の動き検出器。
  6. 【請求項６】 Ｅが整数である場合に、上記のフレーム
    内変換がＥ×Ｅアダマール変換であることを特徴とする
    請求項２に記載の動き検出器。
  7. 【請求項７】 もしその値が所定のしきい値より大きい
    なら、第１係数が有意な値を有することを特徴とする請
    求項１に記載のテレビジョンシステム。
  8. 【請求項８】 もしその値が少なくとも所定の量だけ別
    の各係数より大きいなら、第１係数が有意な値を有する
    ことを特徴とする請求項１に記載のテレビジョンシステ
    ム。
  9. 【請求項９】 もしその値が所定のしきい値より少なく
    とも大きいなら、別の各係数が有意な値を有することを
    特徴とする請求項１に記載のテレビジョンシステム。
  10. 【請求項１０】 Ｅが整数である場合に、上記のフレー
    ム内変換がＥ×Ｅアダマール変換であることを特徴とす
    る請求項１に記載のテレビジョンシステム。
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