JP3745425B2 - Motion vector detection method and adaptive switching prefilter for motion vector detection - Google Patents

Motion vector detection method and adaptive switching prefilter for motion vector detection Download PDF

Info

Publication number
JP3745425B2
JP3745425B2 JP29656595A JP29656595A JP3745425B2 JP 3745425 B2 JP3745425 B2 JP 3745425B2 JP 29656595 A JP29656595 A JP 29656595A JP 29656595 A JP29656595 A JP 29656595A JP 3745425 B2 JP3745425 B2 JP 3745425B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
field
signal
detection
filter
region
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP29656595A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH09139922A (en
Inventor
源 曽根原
裕司 野尻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Broadcasting Corp
Original Assignee
Japan Broadcasting Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Broadcasting Corp filed Critical Japan Broadcasting Corp
Priority to JP29656595A priority Critical patent/JP3745425B2/en
Publication of JPH09139922A publication Critical patent/JPH09139922A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3745425B2 publication Critical patent/JP3745425B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動きベクトル検出方法および動きベクトル検出用適応切り替え型前置フィルタに関するものである。
【0002】
さらに詳述すると本発明は、映像信号の動きベクトル検出を行う際に、入力動画像から最適な動きベクトル検出用輝度信号を生成するのに好適な、動きベクトル検出方法および動きベクトル検出用適応切り替え型前置フィルタに関するものである。
【0003】
【従来の技術】
飛び越し走査方式のテレビジョン信号の1フレーム信号は、垂直方向に空間的に互いに1走査線分ずれた2つのフィールド信号(奇数フィールドと偶数フィールド)から構成されている。
【0004】
従って、2つのフィールド間のベクトル検出は、ベクトル検出精度を高め、さらにハードウェアを簡略化するために、奇数フィールドあるいは偶数フィールドの内、一方のフィールド信号から他方のフィールド信号の垂直方向の空間位置に画素標本点を合致せた順次走査信号を生成して、行っている。
【0005】
図1(A)および図2(A)は、入力画像の垂直方向の走査線の位置関係と輝度信号の標本点の具体例を示す。図1(A)および図2(A)の走査線は図1(C)に示すような断面図を図示したもので、走査線は紙面を貫く方向に存在する。
【0006】
従来、一方のフィールド信号を他方のフィールド信号の垂直方向の空間位置に標本点を合致させる場合、フィールド内でLPFをかけることにより内挿した信号を生成していた。例えば、f(t+1)フィールドの走査線の標本点をf(t)フィールドの走査線の標本点に合わせるためにf(t+1)フィールドの上下の隣合う走査線上の画素値を足して2で割るようなフィルタをかけた場合、図1(B)と図2(B)のようなフィルタ出力になる。図1(B)の例からもわかるように、輝度レベル境界で内挿した標本点の輝度レベルが不適切であるため、静止領域で垂直方向の周波数成分を有する領域(例えば、輝度レベルの境界が存在する領域)では、同一空間位置の2つの疑似順次信号の信号差分は零にはならないため、零ベクトル(静止)を検出できなかった。また、図2(B)の例からもわかるように、インターレース構造を考慮したノイズ除去を行っていないため、ノイズ近傍では、誤った動きベクトルを検出してしまう場合が生ずる。
【0007】
図3は、時空間フィルタを用いた前置フィルタの一実施例(論文「HDTV方式変換装置」野尻裕司他、TV学会誌Vol.48,No.1,pp.84 〜94,1994 )を示す。勾配法すなわち、輝度勾配の相関を調べる動きベクトル検出方法を用いたベクトル検出方法で動きベクトル検出を行うために、図3のような前置フィルタを用いると、動物体の画像に時間方向に3タップの時間フィルタと水平垂直の空間フィルタをかけるため、動物体の画像にボケが無くても動きベクトル検出ができる。
【0008】
しかし、図3に示した前置フィルタは、時間方向のフィルタ特性を持つため、ブロック・マッチング法すなわち、2つの画像の差分値の相関を調べる動きベクトル検出方法を用いた動きベクトル検出方法では、正しいマッチング値を計算しにくい問題点がある。また、時間フィルタの係数によっては、図1(B)に示すようなインターレース構造による影響が生ずることがある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
従来、複数のベクトル検出方法を縦続接続して用いる動きベクトル検出装置(「動きベクトルを用いたTV方式変換装置」島野他、TV学会全国大会1989)、あるいは、複数のベクトル検出方法を切り換えて用いる動きベクトル検出装置において、ベクトル検出用輝度信号を生成するにあたっては、単一の前置フィルタを用いていたため、その単一の前置フィルタを、動きベクトル検出の対象となる検出領域の画像特性および複数のベクトル検出方法の全ての組み合わせにおいて常に最適なフィルタ特性とすることはできなかった。
【0010】
また、ベクトル検出の対象となる検出領域毎に、その入力動画像の画像特性とベクトル検出方法の組み合わせに最適なフィルタ特性を有するフィルタを適応的に選択して、動きベクトル検出を行うという手法も提案されていない。
【0011】
従って、従来の動きベクトル検出装置では、ベクトル検出に不適切なベクトル検出用輝度信号が生成される場合が発生し、この場合には、正確な動きベクトルを検出することができなかった。具体的には、以下のような不都合が生ずる。
【0012】
テレビジョン信号のような飛び越し走査の信号を用いて、動きベクトル検出を行おうとした場合、垂直方向の周波数成分を持つ静止領域では、フィールド内の信号のみを対象にフィルタリング処理する従来の前置フィルタ(例えば、フィールド内の垂直LPF、フィールド内の垂直方向のDD(Digital-Digital )変換フィルタ)の出力(例えば、図1(B)参照)を用いるとフィールド間の画像の差分値が零とならないため、フィールド間の相関を調べて動きベクトル検出を行う検出方法(例えば、ブロック・マッチング法)を組み合わせると、誤った動きベクトルを検出してしまうことになる。
【0013】
また、飛び越し走査のテレビジョン信号でSN比の悪い動画像を用いて動きベクトル検出を行おうとした場合、時間方向のフィルタ特性とフレーム内のフィルタ特性を持たない従来の前置フィルタ(例えば、フィールド内の垂直LPF、フィールド内の垂直DD変換フィルタ)の出力(例えば、図2(B)参照)を用いるとノイズの影響や垂直方向の周波数成分の影響で、静止領域のフィールド間の画像の差分値が零とならないため、フィールド間の相関を調べて動きベクトル検出を行う検出方法(例えば、ブロック・マッチング法)を組み合わせると、静止領域で誤った動きベクトルを検出してしまうことになる。また、動領域でも誤った動きベクトルを検出してしまう。特に、検出領域を小さくした場合には、ノイズの影響が顕著となる。
【0014】
さらに、CG(Computer Graphic)やシャッター付きのCCDカメラの画像やF/V変換の画像(フィルムからテレビジョン信号に変換された画像)では、動物体の画像に動物体が動いたことによるボケがない。このような動画像を入力画像として、動物体が動いたことによる動物体の勾配を用いて動きベクトル検出を行う方法(例えば勾配法)に、時空間方向のフィルタ特性を持たない従来の前置フィルタ(例えば、フィールド内の垂直LPF、フィールド内の垂直DD変換フィルタ)を組み合わせると、ベクトル検出が全くできない。
【0015】
また、動物体の勾配を用いない動きベクトル検出方法(例えばブロック・マッチング法)に、時空間方向あるいは空間方向のフィルタ特性を持つ従来の前置フィルタ(例えば、時間フィルタ)を組み合わせると、時間フィルタの効果により静止領域に動物体の画像が合成されるため、正しい動きベクトルを検出しづらくなる。
【0016】
さらに、SN比の極めて悪い画像に対して、動物体が移動しても動物体の輝度レベルが変化しないことを検出条件の一つとするベクトル検出方法(例えば、ブロック・マッチング法、勾配法)を用いると、ノイズや動物体の輝度レベルや背景の輝度レベルの変化によって誤ったベクトル検出を行うことがある。
【0017】
動きベクトルを検出する場合に、ベクトル検出方法と整合しないベクトル検出用輝度信号を用いると、多くの誤った動きベクトルを検出してしまうのは、本来ベクトル検出を行う前にベクトル検出対象領域が、ベクトル検出方法の検出条件を満足していることを確認することが必要であるにも係わらず、これを確認せずに動きベクトル検出を行うため、検出条件に適さない検出領域で誤った動きベクトルを検出することに原因しているのである。
【0018】
以上のように、複数のベクトル検出方法を縦続して用いる動きベクトル検出装置、あるいは、複数のベクトル検出方法を切り換えて用いる動きベクトル検出装置において、単一の前置フィルタを使用してベクトル検出用輝度信号を生成した場合、入力の画像特性とベクトル検出方法の組み合わせによっては、ベクトル検出を誤る場合が起こり得る。従って、このような動きベクトル検出装置において、ベクトル検出対象領域の画像特性とベクトル検出方法との全ての組み合わせに最適なフィルタを用いることはできなかった。
【0019】
よって本発明の目的は、上述の点に鑑み、検出領域毎に入力動画像の画像特性を判定し、その画像特性とベクトル検出方法の組み合わせに最適なフィルタを適応的に選択することを可能とした、動きベクトル検出方法および動きベクトル検出用適応切り替え型前置フィルタを提供することにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る動きベクトル検出方法では、ベクトル検出用輝度信号を出力する特性の異なるフィルタを複数用意し、入力動画像の検出対象領域における画像特性およびベクトル検出方法に適したベクトル検出用輝度信号を出力するフィルタを検出対象領域毎に切り換えて使用することにより、動きベクトル検出を行うものである。
【0021】
また、本発明に係る動きベクトル検出用適応切り替え型前置フィルタでは、フィルタ特性がそれぞれ異なる複数のフィルタ手段と、入力動画像の各検出領域毎に画像特性を判定する判定手段と、前記判定手段による判定結果と各種ベクトル検出方法との組み合わせに応じて前記フィルタ手段を検出領域毎に切り換える選択手段とを具備し、前記フィルタ手段から出力されるベクトル検出用輝度信号に基づいて動きベクトルを検出しようとするものである。
【0022】
さらに、本発明を適用した他の形態では、飛び越し走査方式で表示される画像の動きベクトル検出装置の前段に接続される前置フィルタにおいて、該フィルタは、入力画像信号がそれぞれ入力される特性の異なる二以上のフィルタと、該二以上のフィルタを切り換えて、一のフィルタ処理結果を動きベクトル検出装置に出力するフィルタ切り替え部と、前記動きベクトル検出装置の出力である直前のフィールドの動きベクトル検出結果に基づき、直前のフィールド画像全体に大局的な動きがあると判断される場合には、大局的な動きの程度をグローバル・ベクトル検出値として出力し、大局的な動きがないと判断される場合にはグローバル・ベクトル非検出信号を出力するグローバル・ベクトル検出手段と、フィルタ処理単位である検出領域毎に該領域が動領域であるか静止領域であるかの判定結果を出力する静動判定手段と、フィールド毎に入力画像全体のSN比を判定し、低SN領域であるか高SN領域であるかの判定結果を出力するSN比判定手段と、前記グローバル・ベクトル検出結果、検出領域毎の前記直前のフィールドの動きベクトル検出結果、前記静動判定結果および前記SN比判定結果に基づき、前記検出領域毎の切り替え情報を前記フィルタ切り替え部に出力する切り替え情報デコーダとを備えたものである。
【0023】
ここで、前記特性の異なる二以上のフィルタは、連続する3フィールドの2:1インターレース画像信号を入力信号とし、第一のフィールド信号と第二のフィールド信号から形成されるフレーム信号および第二のフィールド信号と第三のフィールド信号から形成されるフレーム信号のそれぞれに空間ローパスフィルタをかけて二の順次走査信号を生成した後、該二の順次走査信号のそれぞれに対し1ライン毎に走査線を間引くことにより、奇偶フィールド形式を一致させた二のフィールド信号を出力するフィルタAと、連続する5フィールドの2:1インターレース画像信号を入力信号とし、第一ならびに第三のフィールド信号を加算平均して得られるフィールド信号と第二ならびに第四のフィールド信号を加算平均して得られるフィールド信号から形成されるフレーム信号および第二ならびに第四のフィールド信号を加算平均して得られるフィールド信号と第三ならびに第五のフィールド信号を加算平均して得られるフィールド信号から形成されるフレーム信号のそれぞれに空間ローパスフィルタをかけて二の順次走査信号を生成した後、該二の順次走査信号のそれぞれに対し1ライン毎に走査線を間引くことにより、奇偶フィールド形式を一致させた二のフィールド信号を出力するフィルタBと、入力信号である2:1インターレース画像信号に出力信号を1フレーム遅延させた信号を任意の係数比で加算して出力する巡回フィルタと、該巡回フィルタの出力である連続する3フィールドの2:1インターレース画像信号を入力信号とし、第一のフィールド信号と第二のフィールド信号から形成されるフレーム信号および第二のフィールド信号と第三のフィールド信号から形成されるフレーム信号のそれぞれに空間ローパスフィルタをかけて二の順次走査信号を生成した後、該二の順次走査信号のそれぞれに対し1ライン毎に走査線を間引き奇偶フィールド形式を一致させた二のフィールド信号を出力するフィルタとを従属接続させてなるフィルタCと、空間ローパスフィルタ出力と、該空間ローパスフィルタ出力の1フィールド遅延出力を、連続する2フィールドの2:1インターレース画像信号として出力するフィルタEとを含み、前記切り替え情報デコーダは、前記検出領域が静止領域かつ高SN領域かつ当該検出領域における前記前フィールドの動きベクトル検出値が“0”である場合にはフィルタAを、前記検出領域が静止領域かつ低SN領域かつ当該検出領域における前記前フィールドの動きベクトル検出値が“0”かつ“0”以外のグローバル・ベクトルの検出値若しくはグローバル・ベクトルの非検出信号が出力されている場合にはフィルタBを、前記検出領域が静止領域かつ低SN領域かつ当該検出領域における前記前フィールドの動きベクトル検出値が“0”かつグローバル・ベクトルの検出値が“0”の場合にはフィルタCを、前記検出領域が静止領域かつ当該検出領域における前記前フィールドの動きベクトル検出値が“0”以外である場合、若しくは、前記検出領域が動領域である場合にはフィルタEを、選択する切り替え情報を出力する構成とするのが好適である。あるいは、前記特性の異なる二以上のフィルタは、連続する3フィールドの2:1インターレース画像信号を入力信号とし、第一のフィールド信号と第二のフィールド信号から形成されるフレーム信号および第二のフィールド信号と第三のフィールド信号から形成されるフレーム信号のそれぞれに空間ローパスフィルタをかけて二の順次走査信号を生成した後、該二の順次走査信号のそれぞれに対し1ライン毎に走査線を間引くことにより、奇偶フィールド形式を一致させた二のフィールド信号を出力するフィルタAと、連続する5フィールドの2:1インターレース画像信号を入力信号とし、第一ならびに第三のフィールド信号を加算平均して得られるフィールド信号と第二ならびに第四のフィールド信号を加算平均して得られるフィールド信号から形成されるフレーム信号および第二ならびに第四のフィールド信号を加算平均して得られるフィールド信号と第三ならびに第五のフィールド信号を加算平均して得られるフィールド信号から形成されるフレーム信号のそれぞれに空間ローパスフィルタをかけて二の順次走査信号を生成した後、該二の順次走査信号のそれぞれに対し1ライン毎に走査線を間引くことにより、奇偶フィールド形式を一致させた二のフィールド信号を出力するフィルタBと、入力信号である2:1インターレース画像信号に出力信号を1フレーム遅延させた信号を任意の係数比で加算して出力する巡回フィルタと、該巡回フィルタの出力である連続する3フィールドの2:1インターレース画像信号を入力信号とし、第一のフィールド信号と第二のフィールド信号から形成されるフレーム信号および第二のフィールド信号と第三のフィールド信号から形成されるフレーム信号のそれぞれに空間ローパスフィルタをかけて二の順次走査信号を生成した後、該二の順次走査信号のそれぞれに対し1ライン毎に走査線を間引き奇偶フィールド形式を一致させた二のフィールド信号を出力するフィルタとを従属接続させてなるフィルタCと、連続する4フィールドの2:1インターレース画像信号を入力信号とし、連続する3フィールドの信号とそれぞれの1ライン遅延出力信号を任意の係数比で加算して順次走査信号を出力する時間ローパスフィルタおよび該順次走査信号をフィールド信号に変換する空間ローパスフィルタを従属接続させてなるフィルタを1対備え、該1対のフィルタの連続する3フィールドの入力信号は、第一、第二、第三のフィールド信号または、第二、第三、第四のフィールド信号であり、前記1対のフィルタ出力は、連続する2フィールドの2:1インターレース画像信号であるフィルタとD、空間ローパスフィルタ出力と、該空間ローパスフィルタ出力の1フィールド遅延出力を、連続する2フィールドの2:1インターレース画像信号として出力するフィルタEとを含み、前記切り替え情報デコーダは、前記検出領域が静止領域かつ高SN領域かつ当該検出領域における前フィールドの動きベクトル検出値が“0”である場合にはフィルタAを、前記検出領域が静止領域かつ低SN領域かつ当該検出領域における前フィールドの動きベクトル検出値が“0”かつ“0”以外のグローバル・ベクトルの検出値若しくはグローバル・ベクトルの非検出信号が出力されている場合にはフィルタBを、前記検出領域が静止領域かつ低SN領域かつ当該検出領域における前フィールドの動きベクトル検出値が“0”かつグローバル・ベクトルの検出値が“0”の場合にはフィルタCを、前記検出領域が静止領域かつ当該検出領域における前フィールドの動きベクトル検出値が“0”以外かつグローバル・ベクトルの検出値が“0”若しくはグローバル・ベクトルの非検出信号が出力されている場合にはフィルタDを、前記検出領域が静止領域かつ当該検出領域における前フィールドの動きベクトル検出値が“0”以外かつ“0”以外のグローバル・ベクトルの検出値が出力されている場合、若しくは、前記検出領域が動領域かつ“0”以外のグローバル・ベクトルの検出値が出力されている場合にはフィルタEを、前記検出領域が動領域かつグローバル・ベクトルの検出値が“0”若しくはグローバル・ベクトルの非検出信号が出力されている場合にはフィルタDを、選択する切り替え情報を出力する構成とすることも可能である。
【0024】
また、前記グローバル・ベクトル検出手段は、前記検出領域毎の前記直前のフィールドの動きベクトルを、許容誤差範囲内で相互に比較することにより、検出比率の大きい複数のベクトル値とその検出比率を特定し、該複数のベクトル値のうち、一定範囲内に含まれるベクトル値の検出比率の和が一定値を上回る場合に最多検出ベクトルの値をグローバル・ベクトルの検出値として出力し、一定値を下回る場合にはグローバル・ベクトルの非検出信号を出力するのが好適である。さらに、前記静動判定手段は、連続する5フィールドの2:1インターレース画像信号のうち、第一のフィールド信号と第三のフィールド信号、もしくは、第三のフィールド信号と第五のフィールド信号との間では、両者で同一空間位置を占める画素間で、第二のフィールド信号と第三のフィールド信号、若しくは、第三のフィールド信号と第四のフィールド信号との間では、時間的に前のフィールドの画素と該画素の空間位置に対応する位置の上下いずれかに位置する時間的に後のフィールドの画素間で、輝度信号レベルの差分の絶対値を、時間的に前のフィールドの画素の水平勾配の絶対値と垂直勾配の絶対値のうち大なる値で除した商が、前記四の場合すべてについて一定値を上回る場合にのみ動画素と判定し、前記検出領域内での動画素の数が一定値を上回る場合にのみ当該領域を動領域と判定し、一定値を下回る場合は静止領域と判定するのが好適である。さらに加えて、前記SN比判定手段は、前記静動判定手段により静止領域と判定された検出領域の割合が一定値を下回り、かつ、前記グローバル・ベクトルの検出値が“0”の場合には高SN領域と判定し、前記検出領域の割合が一定値を下回り、かつ、“0”以外のグローバル・ベクトルの検出値を有する場合若しくはグローバル・ベクトルの非検出信号が出力されている場合には低SN領域と判定し、前記静動判定手段により静止領域と判定された検出領域の割合が一定値を上回る場合には、該静止領域と判定された全検出領域内の全画素に対し、1フレーム後の全画素との間で画素毎に輝度信号レベルの差分の絶対値を求め、これらの全平均が一定値を下回る場合に高SN領域と判定し、一定値を上回る場合は低SN領域と判定する構成とすることも可能である。
【0025】
このように、本発明の一形態による前置フィルタでは、上記問題点を解決し、検出精度の高い動きベクトル検出を行うために、飛び越し走査の画像信号を入力信号とし、ベクトル検出用輝度信号を出力するフィルタ特性の異なる複数の前置フィルタを用意して、これを適応的に切り換える構成を採用している。さらに、複数のフィルタを切り換えるために、入力動画像の検出領域毎に、画像特性を判定している。そして、判定結果の画像特性とベクトル検出方法の組み合わせに最適なフィルタを検出領域毎に選択的に切り換え、最適なベクトル検出用輝度信号を、べクトル検出のための回路に供給することとしている。
【0026】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態として、連続するフィールド間で動画像の動きベクトル検出を行う場合に使用する前置フィルタを開示する。
【0027】
すなわち、ベクトル検出用輝度信号を作成するために、特性の異なる複数のフィルタ(例えば、空間LPF、時間LPF、時空間LPF、時間方向の巡回フィルタ、順次走査変換フィルタ)を用意し、入力動画像の画像特性(例えば、静動状態、過去の動きベクトル、SN状態、動画像内の大局的な動きを表すグローバル・ベクトル)を調べ、その画像特性とベクトル検出方法(例えば、ブロック・マッチング法、勾配法、位相相関法)の組み合わせに応じて、最適な(例えば、ベクトル検出方法としてブロック・マッチング法を用いる場合には時間方向のフィルタ特性を持たないフィルタを用い、動物体に動いたことによるボケがない画像を用いて勾配法でベクトル検出する場合には時間方向のフィルタ特性を持つフィルタを用い、飛び越し走査のテレビジョンの映像を用いてベクトル検出する場合は順次走査変換を行うフィルタを用いる)フィルタ特性を有するフィルタを、複数のフィルタの中から選択し、その選択したフィルタの出力信号をベクトル検出用輝度信号とすることにより、ベクトル検出精度を高めるようにしている。
【0028】
より具体的に述べると、
入力動画像からベクトル検出用輝度信号を生成し、ベクトル検出用輝度信号を小領域(以下、検出領域と言う。)に分けて、その検出領域毎のベクトル検出用輝度信号を用いて連続するフィールド間で動画像の動きベクトル検出を行うベクトル検出装置のベクトル検出用輝度信号を生成する前置フィルタ(図15参照)において、
前置フィルタは、
並列に接続された前置フィルタA(151A)と、前置フィルタB(151B)と、前置フィルタC(151C)と、前置フィルタD(151D)と、前置フィルタE(151E)と、
これら複数のフィルタの一つを選択して出力する切り換え手段(153)を含むと共に、
検出領域に該当する入力動画像領域の画像特性(例えば、その領域の静動状態、その領域の過去の動きベクトル、その領域を含む入力の動画像のSN状態、入力の動画像内の大局的な動きを表すグローバル・ベクトル)を、その領域の静動状態(150)と、その領域の過去の動きベクトル(154,155)と、その領域を含む入力の動画像のSN状態(157)と、入力の動画像内の大局的な動きを表す過去のグローバル・ベクトル(156)とを用いて、図16および図17に示した画像特性判定表によって判定する手段を備え、
さらに、前記切り換え手段(153)の制御信号として、入力動画像領域の画像特性の判定結果に従い、前記複数のフィルタのうち、ベクトル検出方法に最適な(例えば、ベクトル検出方法としてブロック・マッチング法を用いる場合には時間方向のフィルタ特性を持たないフィルタを用いる)フィルタ特性を有する一つのフィルタを選択する信号を出力するデコーダ(152)を備えている。
【0029】
このように、画像特性とベクトル検出方法との組み合わせに整合したフィルタを用いた場合、すなわち、垂直方向の周波数成分を持つ静止領域とブロック・マッチング法の組み合わせにおいては、前置フィルタA(図6参照)あるいは前置フィルタB(図9参照)、動物体の画像にボケがない素材と勾配法の組み合わせにおいては、前置フィルタC(図11参照)、あるいは前置フィルタD(図12参照)、SN比の極めて悪い画像とブロック・マッチング法、あるいは、勾配法の組み合わせにおいては、前置フィルタB(図9参照)、あるいは、前置フィルタC(図11参照)を用いた場合には、既述の従来例のような不都合を招来することがなくなる。
【0030】
【実施例】
本発明を適用した前置フィルタについて説明するに先立って、前置フィルタの出力を画像特性に応じて選択するための制御情報を求める一方法を、以下に述べる。
【0031】
ここでは、現フィールドの画像をf(t) 、 次フィールドの画像をf(t+1) 、次々フィールドの画像をf(t+2) 、前フィールドの画像をf(t-1) 、前々フィールドの画像をf(t-2) とする。
【0032】
(I)検出領域の静動状態について
図4に示すように、f(t) とf(t+1) 間の動き検出と、f(t) とf(t+2) 間の動き検出と、f(t) とf(t-1) 間の動き検出とf(t) とf(t-2) 間の動き検出を画素毎に行い、画像f(t) 上の動領域と静止領域を検出する。動き検出は、例えば、f(t) の画素の輝度レベルの水平勾配の絶対値と垂直勾配の絶対値の内、大きい方の値で、フィールド間の同一画素の輝度レベルの差分の絶対値を除する方法により求める。
【0033】
具体的な動き検出の方法を、f(t) 上の格子状に標本化された標本化点の一つの画素pを例にとって、以下に説明する。
【0034】
f(t) 上の画素pと同じ空間位置にあるf(t+1) 上の画素をqとする。画像f(t) が飛び越し走査信号の場合には、f(t) とf(t+1) は1フィールド離れているので、f(t) 上の画素pの空間位置に対応するf(t+1) 上の画素は存在しない。そこで、f(t+1) 上の画素qとして、画素pの空間位置に対応する位置の上下のどちらかのf(t+1) 上の画素を選ぶ。画素pの空間位置を(x,y) とし、その輝度レベルをF(x,y) と表し、f(t+1) 上の画素qとして選ばれた画素の輝度レベルをG(x,y) とする。
【0035】
画素pの勾配▽pを、
【0036】
【数1】

Figure 0003745425
と定義すれば、画素pの動きm1は、
【0037】
【数2】
Figure 0003745425
【0038】
と表せる。ここでノイズの影響を避けるため、mthを定義し、
m1≧mth
のときは、動領域として
M1=1
とし、
m1<mth
のときは、静止領域として
M1=0
とする。
【0039】
同様にして、f(t) 上の画素pと、これと同じ空間位置にあるf(t+2) 上、f(t-1) 上およびf(t-2) 上の各画素との間で動き検出を行い、それぞれの動き検出の結果をM2、M3、M4とする。
【0040】
次に、
【0041】
【数3】
Mp=(M1 and M2 and M3 and M4 ) …(3)
を調べ、
Mp=0のときは、画素pは静止領域
とし、
Mp=1のときは、画素pは動領域
と判定する。
【0042】
以上の処理をf(t) 上の全ての画素に対して行い、f(t) 上の画素毎の動領域と静止領域を求める。
【0043】
次に、f(t) 上の検出領域毎の静動判定を行うために、検出領域内の画素の内、
Mp=1
となる個数をmとする。静動判定のためのnthを定義し、
m>nth
のときは、検出領域は動領域とし、
M=1
とし、
m≦nth
のときは、検出領域は静止領域とし、
M=0
と判定する。同様にして、f(t) 上の全ての検出領域に対して静動判定を行う。
【0044】
(II)SN比について
次に、f(t) のM=0となる全静止領域の全ての画素に対して、f(t+2) 上にあるf(t) の静止領域と同じ空間位置を占める画素との間でフレーム間の輝度レベルの差分の絶対値を求め、全静止領域の1画素当たりの輝度レベルの差分の絶対値の平均Nを求める。SN比はフィールド単位で決定される。上記(I)の検出領域の静動状態を表すMが画面内でM=0となる検出領域の個数を数え、その数をCとする。ここでパンニング画像では、静止領域がないかあるいは少ないため、しきい値Cthを導入し、
C≦Cth
のときは、別途求めた前フィールドのグローバル・ベクトルVg(次に述べる(III )を参照)を参照し、Vg≠0あるいはVg=無しのときはSN比が悪いとし、
sn=1
とし、Vg=0のときはSN比が良いとし、
sn=0
とする。
【0045】
C>Cthのときは、SN比を判定するためのNthを導入し、
N<Nth
のときはSN比が良いとし、
sn=0
とする。
【0046】
N≧Nth
のときはSN比が悪いとし、
sn=1
とする。
【0047】
(III )グローバル・ベクトルについて
図5に示すように、前フィールドのグローバル・ベクトルを求める。グローバル・ベクトルはフィールド単位に決定される。動きベクトル検出で検出した既知の前フィールドの検出領域毎の動きベクトルV(t-1) を用いて、画面内で最も多く検出したベクトル値の内、上位から1,2,3番目のベクトル値とその個数の画面内の総検出領域数に対する割合を調べ、次のようにベクトル値の比較をし、グローバル・ベクトルの値を決める。
【0048】
ここで、グローバル・ベクトル値をVgとし、その確からしさをRgとし、検出ベクトル値と個数の割合を上位からそれぞれv1,v2,v3とn1,n2,n3と表すことにする。また、ベクトル値の比較は、誤差αを許容して行い、グローバル・ベクトル値決定の基礎とする。誤差αを許容したベクトル値の比較は、例えば、ある値VnとVmを比較するものとすれば、Vn=(Vnx,Vny)とVm=(Vmx,Vmy)のベクトル値が、
【0049】
【数4】
Figure 0003745425
を満足した場合に、VnとVmは、等しいとみなすこととする。
【0050】
グローバル・ベクトル検出は以下の手順で行う。
【0051】
1)誤差α=0を許容して検出ベクトル値を相互に比較し、最多検出ベクトル値の基データv1.orgを導出する。
【0052】
2)次に、誤差α=3を許容して検出ベクトル値を相互に比較し、v1.orgと等しいあるいは、等しいと見なされた検出ベクトル値の割合を調べ、v1=v1.orgとし、その割合をn1とする。
【0053】
3)さらに、誤差α=3を許容して検出ベクトル値を相互に比較し、v1に相当するベクトル値を除いた検出ベクトル値の中から、2番目に多い検出ベクトル値v2とその割合n2を同様に調べる。v2の値は、2番目に多い検出ベクトルの中から最初に選択されたものをv2の代表値とする。
【0054】
4)上記同様の手順に従い、誤差α=3を許容して検出ベクトル値を相互に比較し、v1,v2に相当するベクトル値を除いた検出ベクトル値の中から、3番目に多い検出ベクトル値v3とその割合n3を調べる。v3の値は、3番目に多い検出ベクトルの中から最初に選択されたものをv3の代表値とする。
【0055】
5)上記で求めたv1,v2,v3,n1,n2,n3を用いて以下の条件に従い、初期値をRg=0として、Rgにポイントを順次加算していき、グローバル・ベクトルの信頼度Rgを求める。
【0056】
ここで、ベクトル値v1,v2,v3の相互の比較は、誤差β=20%を許容して行い、2つのベクトル値が等しい、
【0057】
【外1】
Figure 0003745425
【0058】
2つのベクトル値が誤差β=20%を越えて異なる場合は、記号≠で表す。誤差βを許容したベクトル値の比較は、例えば、ある値VnとVmを比較するものとすれば、Vn=(Vnx,Vny)とVm=(Vmx,Vmy)のベクトル値が、
【0059】
【数5】
Figure 0003745425
を満足した場合に、VnとVmは、等しいとみなすこととする。
【0060】
(a) もし n1>80%
ならば Rg に10ポイント加算する。
【0061】
(b) もし n1>50%
ならば Rg に4ポイント加算する。
【0062】
【外2】
Figure 0003745425
【0063】
上記のように信頼度Rgにポイント制を導入し、最終的なRgの値が6以上となれば、v1をグローバル・ベクトルとし、
Vg=v1
とする。
【0064】
Rgが6未満の場合は、Vgはグローバル・ベクトルではないとし、
Vg=無し
とする。
【0065】
動きベクトル検出法(例えば、ブロック・マッチング法,勾配法)で検出した既知の前フィールドの検出領域毎の動きベクトルをV(t-1) とする。
【0066】
続いて、本発明を適用した前置フィルタの構成要素である複数の特性の異なるフィルタを図6,図9,図11,図12,図14を参照して、個々に説明する。
【0067】
イ)前置フィルタAについて
図6に示した前置フィルタAは、フレーム信号にタップ数の少ない(例えば3タップ)空間LPFをかけて1ラインおきに走査線を間引くことにより、フィールド信号を生成するフィルタ(60A,60B)を2個並列に含むものである。
【0068】
図6,図9,図11で用いているフレーム→フィールド・サブサンプリングのLPFについて、その構成例を図7に示し、その動作例を図8に示して以下に説明する。
【0069】
入力のフィールド信号f(t) は、飛び越し走査のテレビジョン信号であるため、f(t-1) とf(t) 、f(t) とf(t+1) は、垂直方向に1走査線分ずれている。しかし、フレーム間離れたf(t-1) とf(t+1) は、垂直方向のずれはない。f(t) を奇数フィールドとすると、f(t-1) とf(t+1) は偶数フィールドとなる。ここでf(t-1) とf(t) で構成されるフレーム信号をF(t) とし、f(t) とf(t+1) で構成されるフレーム信号をF(t+1) とする。 フレーム信号F(t) 、F(t+1) 空間LPFをかけたフレーム信号をそれぞれG(t) 、G(t+1) とする。
【0070】
フレーム信号G(t) を構成するフィールド信号の内、奇数フィールドをgo(t) とし、偶数フィールドをge(t) とし、フレーム信号G(t+1) を構成するフィールド信号の内、奇数フィールドをgo(t+1) とし、偶数フィールドをge(t+1) とする。
【0071】
図7で入力画像のf(t) が奇数フィールドの場合、フレーム→フィールド・サブサンプリングのLPFから出力されるベクトル検出用輝度信号のf'(t)とf'(t+1)は、前記のgo(t) とgo(t+1) を出力することとする。入力画像のf(t) が偶数フィールドの場合、フレーム→フィールド・サブサンプリングのLPFから出力されるベクトル検出用輝度信号のf'(t)とf'(t+1)は、前記のge(t) ge(t+1) を出力する。つまり、f(t) が奇数フィールドの場合、
f'(t) =go(t)
f'(t+1)=go(t+1)
となる。従って、同時に出力されるフィールド信号go(t) とgo(t+1) は、走査線の垂直方向の空間位置が同じであるため、出力信号f'(t)は走査線が半減された順次走査信号と等価である。
【0072】
ここで、静止領域では、入力信号のf(t-1) とf(t+1) は
f(t-1) =f(t+1)
で同じ値であるため、f(t-1) とf(t) 、f(t) とf(t+1) で構成されるフレーム信号F(t) とF(t+1) は、
F(t) =F(t+1)
となる。従って、F(t) およびF(t+1) に空間LPFをかけたフレーム信号G(t) びG(t+1) は、
G(t) =G(t+1)
となる。従って、G(t) とG(t+1) を構成するフィールド信号go(t) とge(t) 、
およびgo(t+1) とge(t+1) は、
go(t) =go(t+1)
ge(t) =ge(t+1)
となる。従って、静止領域では、飛び越し走査信号を用いるにも拘らずフレーム→フィールド・サブサンプリングのLPFの出力のベクトル検出用輝度信号を用いることにより、飛び越し走査による影響を避けて、零ベクトルを検出できる。
【0073】
このようなフィルタを用いないと、入力信号が飛び越し走査の場合、静止領域では、1フレーム分離れたフィールド信号を用いていたために、静動領域の判定を間違えて、動領域であるにも拘らず静止処理を行ったり、静止領域であるにも係わらず動処理を行ったりと、誤った処理による不都合が発生していた。本実施例によるフレーム→フィールド・サブサンプリングのLPFの出力を用いて動きベクトル検出を行うことにより、静止領域では前述のように正しく静止を検出することができ、動領域ではgo(t) とgo(t+1) あるいはge(t) とge(t+1) は時間方向に2タップのLPFフィルタをかけたフィールド信号と等価になるため、正しく動きを検出することができる。
【0074】
すなわち、前置フィルタAは、図6に示すように3フィールドのデータを用いて、1フィールド分離れていながら走査線の垂直方向の空間位置が一致する信号をベクトル検出用輝度信号として同時に出力するフィルタである。これにより、ノイズの除去とフィールド間での動きを検出することができる。すなわち、テレビ信号のような飛び越し走査の信号を用いてフィールド間の動きベクトル検出を行う場合、垂直方向の周波数成分を持つ静止領域では、前置フィルタAの出力を用いると1フィールド離れたベクトル検出用輝度信号間の画像の差分値がほぼ零となるため、ブロック・マッチング法あるいは勾配法のベクトル検出方法と組み合わせると零ベクトルを検出することができる。
【0075】
また、動領域では、時間方向に2タップの時間フィルタをかけたものと等価になるため、勾配法のベクトル検出方法と組み合わせるとフィールド間の動きを検出することできる。
【0076】
ロ)前置フィルタBについて
図9の前置フィルタBは、1フレーム分離れた2つのフィールド信号の加算平均をとることにより時間フィルタをかけ、その出力と1フィールド遅れた同様な出力とで構成されるフレーム信号に図7と同様な空間LPFをかけて、1ラインおきに走査線を間引くことによりフィールド信号を生成する。
【0077】
すなわち、図10に示すように、5フィールドのデータを用いて、1フィールド分離れていながら走査線の垂直方向の空間位置が一致する信号をベクトル検出用輝度信号として出力するフィルタである。用いる空間LPFは前置フィルタAと同じタップ数の少ないフィルタであり、時間方向のフィルタリング処理によりノイズの影響を除去することができる。
【0078】
SN比の悪い動画像を用いて動きベクトル検出を行う場合、前置フィルタBの出力を用いると静止領域のベクトル検出用輝度信号間の画像の差分値がほぼ零となるため、ブロック・マッチング法あるいは勾配法のベクトル検出方法と組み合わせると、零ベクトルを検出することができる。また、動領域では、時間方向に4タップの時間フィルタをかけたものと等価になるため、勾配法のベクトル検出方法と組み合わせるとフィールド間の動きを検出することできる。
【0079】
ハ)前置フィルタCについて
図11の前置フィルタCは、フィールド信号に対して1フレームで巡回する時間方向の巡回フィルタをかけ、その出力と、1フィールド遅れた同様な出力とで構成されるフレーム信号に図7と同様な空間LPFをかけて、1ラインおきに走査線を間引くことによりフィールド信号を生成する。
【0080】
すなわち、3フィールドのデータを用いて、1フィールド分離れていながら走査線の垂直方向の空間位置が一致する信号をベクトル検出用輝度信号として出力するフィルタである。これにより、タップ数の少ない空間フィルタや時間フィルタでは除去できないノイズ(例えば、F/V変換画像の粒状性ノイズやSNの極めて悪い動画像のノイズ)を取り除くことができる。
【0081】
前置フィルタCの出力を用いると静止領域のベクトル検出用輝度信号間の画像の差分値がほぼ零となるため、ブロック・マッチング法あるいは勾配法のベクトル検出方法と組み合わせると零ベクトルを検出することができる。また、動領域では、巡回フィルタにより動物体に疑似勾配が付くため、動物体の勾配を用いる動きベクトル検出方法(勾配法)での動きベクトル検出が容易になる。
【0082】
ニ)前置フィルタDについて
図12の前置フィルタDは、図13に示すように、3フィールドにわたって連続するフィールド信号に時空間LPFをかけた信号をベクトル検出用輝度信号とするフィルタを2個並列に含むものである。空間フィルタは、水平フィルタ(例えば、タップ数5で係数が1/4,2/4,2/4,2/4,1/4の一次元のLPF)と垂直フィルタ(例えば、タップ数5で係数が1/4,2/4,2/4,2/4,1/4の一次元のLPF)を縦続接続したものである。すなわち、図12に示すように、4フィールドのデータを用いて、連続する2フィールドのベクトル検出用輝度信号を同時に出力するフィルタである。
【0083】
CGやシャッター付きのCCDカメラの画像やF/V変換の画像は、動物体が動いたことによるボケがないため、前置フィルタDに含まれる時間フィルタにより動物体に疑似勾配を付けることで、動物体の勾配を用いる動きベクトル検出方法(勾配法)での動きベクトル検出が容易になる。
【0084】
ホ)前置フィルタEについて
図14の前置フィルタEは、動領域と静止領域の境界でフィルタリング処理による影響を避けるためにタップ数の少ない(例えば3タップ)空間LPFをフィールド信号にかけてノイズを除去し、連続する2フィールド分のベクトル検出用輝度信号を出力する。
【0085】
動物体の勾配を用いない動きベクトル検出方法(ブロック・マッチング法)を用いた場合、時空間方向のフィルタ特性を持たない前置フィルタEの出力を使用することにより、動物体の画像に疑似勾配が付かない。従って、ブロック・マッチング法のベクトル検出方法を用いた場合、2つのフィールド間の画像の輝度レベルの差分値の絶対値で表される相関平面において、正しい動きベクトルに相当する位置の相関のピークが顕著に現れるため、正しく動きベクトル検出を行うことができる。
【0086】
次に、SN比を表すsnと前フィールドの検出ベクトルV(t-1) と前フィールドのグローバル・ベクトルVgと動領域,静止領域の情報を用いて、前置フィルタの特性を切り換える実施例を図15に示す。本図において、検出領域の静動判定部150は、図4に示したブロック構成を有する。また、前置フィルタA〜E(151A〜151E)は、それぞれ図6,図9,図11,図12,図14に示した構成を有する。また、グローバルベクトル検出部156は、図5に示したブロック構成を有する。
【0087】
既に述べた通り、本発明の主たる目的は、検出領域の静動状態により、前置フィルタを適応的に切り換えることである。静動判定は、1フレーム分離れた画像間の輝度レベルの差分値の絶対値をあるしきい値で比較して判定する従来の方法や、本発明で用いる図4に示すような方法では、2つの画像間の輝度レベルの相関が不定のところが有るため、100%の確率で静動判定を行うことはできない。
【0088】
そこで、本発明の一実施例では、図4に示す静動判定と前フィールドで検出した動きベクトルとを併用して静動判定の正確さを高める。本発明の一実施例において、静止領域と判定する条件は、図4の動き検出で静止領域と判定され、さらに前フィールドの検出ベクトルV(t-1) が零の場合である。
【0089】
まず、静止領域は、主に2つの場合が考えられる。1つは、カメラが固定されて撮影された画像の静止領域と、カメラが動物体を追跡するために移動して撮影された画像の中の動物体の画像は、ほぼ静止領域になる。これらの判定は、グローバル・ベクトルVgで判定を行う。静止領域では、飛び越し走査の影響を避けるため、前置フィルタAを使用する。また、静止領域ではノイズの影響を避けるためにSN比の値により、SN比が悪い場合は、前置フィルタCを使用し、カメラが移動して撮影した画像の静止領域では、静動判定の精度を考慮して、時間方向のフィルタ特性が少ない前置フィルタBを使用する。
【0090】
次に、動領域およびV(t-1) ≠0で動領域と判定された領域では、ブロック・マッチング法を動きベクトル検出方法として用いた場合は、時間方向のフィルタ特性を持たない前置フィルタEを使用する。勾配法を動きベクトル検出方法として用いた場合は、動物体の画像に動物体が動いたことによるボケ(輝度レベルの勾配)が無くてはならない。CGやシャッター付きカメラの画像やF/V変換画像が入力された場合は、入力画像の動物体の画像にはボケが少ない。
【0091】
従って、入力画像の種別(CG等のボケの少ない画像、動画像のボケが大きい撮像管のカメラで撮影された画像)にかかわりなく、カメラが固定で撮影された動物体の画像の動領域に対しては、時間方向のフィルタ特性を持つ前置フィルタDの出力を用い、カメラが移動して撮影された画像の動領域では、時空間フィルタをかけて疑似勾配を作らなくても動領域にボケが有るため、前置フィルタEを使用する。
【0092】
ベクトル検出方法としてブロック・マッチング法を用いる場合の前置フィルタの切り換えの一実施例を図16に示す。
【0093】
また、ベクトル検出方法として勾配法を用いる場合の前置フィルタの切り換えの一実施例を図17に示す。
【0094】
なお、ベクトル検出方法としてブロック・マッチング法と勾配法を切り換えて用いる場合は、図15の切り換え情報デコーダ152の内容を図16,図17に従い切り換えて用いればよい。
【0095】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、フィルタリング処理単位であるフィルタ入力信号の画像小領域毎に静動状態やSN比を判定し、特性の異なる複数のフィルタの中からその領域の特性と動きベクトル検出方法との組み合わせに最適な前置フィルタを選択する構成としてあるので、領域毎の最適なフィルタリング処理が可能となり、動きベクトル検出精度を高めた動きベクトル検出が可能となる。
【0096】
すなわち本発明では、ベクトル検出用輝度信号を出力する特性の異なるフィルタを複数用意し、検出対象領域の画像特性と検出方法に最適なベクトル検出用輝度信号を出力するフィルタを検出対象領域毎に切り換えて使用することにより、誤った動きベクトル検出を行わないようにすることができる。かくして、本発明を実施することにより、誤った動きベクトルを検出することがなくなるため、動きベクトル検出精度を高めることができるという格別な効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)は飛び越し走査の垂直方向の走査線の位置関係を示す説明図、(B)は従来の前置フィルタの出力例を示す説明図、(C)は飛び越し走査線の時空間位置を示す説明図である。
【図2】(A)は飛び越し走査の垂直方向の走査線の位置関係を示す説明図、(B)は従来の前置フィルタの出力例を示す説明図である。
【図3】従来の前置フィルタの回路の一実施例を示すブロック図である。
【図4】本発明の静動判定回路の一実施例を示すブロック図である。
【図5】本発明のグローバル・ベクトル検出の一実施例を示すブロック図である。
【図6】本発明の前置フィルタAの回路の一実施例を示すブロック図である。
【図7】本発明の前置フィルタA,B,Cに含まれるフレーム→フィールド・サブサンプリングのLPFの回路の一実施例を示すブロック図である。
【図8】本発明の前置フィルタA,B,Cに含まれるフレーム→フィールド・サブサンプリングのLPFの回路の動作例を示す説明図である。
【図9】本発明の前置フィルタBの回路の一実施例を示すブロック図である。
【図10】本発明の前置フィルタBの回路の動作例を示す説明図である。
【図11】本発明の前置フィルタCの回路の一実施例を示すブロック図である。
【図12】本発明の前置フィルタDの回路の一実施例を示すブロック図である。
【図13】本発明の前置フィルタDに含まれる時空間フィルタの回路の一実施例を示すブロック図である。
【図14】本発明の前置フィルタEの回路の一実施例を示すブロック図である。
【図15】本発明の前置フィルタの切り換え回路の一実施例を示すブロック図である。
【図16】本発明の前置フィルタのブロック・マッチング法に対応したデコーダにおける切り換えの一実施例を示す図である。
【図17】本発明の前置フィルタの勾配法に対応したデコーダにおける切り換えの一実施例を示す図である。
【符号の説明】
150 検出領域の静動判定部
151A〜151E 前置フィルタA〜前置フィルタE
152 切り換え情報デコーダ
153 ベクトル検出用輝度信号の選択部
154 動きベクトル検出部
155 動きベクトル値メモリ
156 グローバルベクトル検出部
157 SN比検出部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a motion vector detection method and an adaptive switching prefilter for motion vector detection.
[0002]
More specifically, the present invention provides an optimum detection from an input moving image when detecting a motion vector of a video signal. Movement The present invention relates to a motion vector detection method and an adaptive switching prefilter for motion vector detection suitable for generating a vector detection luminance signal.
[0003]
[Prior art]
One frame signal of the interlaced scanning television signal is composed of two field signals (odd field and even field) spatially shifted by one scanning line from each other in the vertical direction.
[0004]
Therefore, the vector detection between two fields improves the vector detection accuracy and further simplifies the hardware, so that the vertical spatial position of one field signal from the other field signal in the odd field or even field. Match pixel sample point to The The generated sequential scanning signal is generated.
[0005]
1A and 2A show specific examples of the positional relationship between the scanning lines in the vertical direction of the input image and the sample points of the luminance signal. The scanning lines in FIGS. 1A and 2A are cross-sectional views as shown in FIG. 1C, and the scanning lines exist in a direction penetrating the paper surface.
[0006]
Conventionally, when a sampling point is matched with a vertical spatial position of one field signal in the other field signal, an interpolated signal is generated by applying LPF in the field. For example, in order to match the sampling point of the scanning line of the f (t + 1) field with the sampling point of the scanning line of the f (t) field, the pixel values on the adjacent scanning lines above and below the f (t + 1) field are added and divided by two. When such a filter is applied, filter outputs as shown in FIGS. 1B and 2B are obtained. As can be seen from the example of FIG. 1B, the luminance level of the sample point interpolated at the luminance level boundary is inappropriate, so that the region having the frequency component in the vertical direction in the static region (for example, the boundary of the luminance level) In the region where) exists, the signal difference between two pseudo-sequential signals at the same spatial position does not become zero, so a zero vector (still) cannot be detected. Further, as can be seen from the example of FIG. 2B, since noise removal considering the interlace structure is not performed, an erroneous motion vector may be detected near the noise.
[0007]
FIG. 3 shows an example of a pre-filter using a spatio-temporal filter (paper “HDTV system converter” Yuji Nojiri et al., TV Society Journal Vol. 48, No. 1, pp. 84-94, 1994). . In order to perform motion vector detection by the gradient method, that is, the vector detection method using the motion vector detection method for investigating the correlation of the luminance gradient, if a pre-filter as shown in FIG. Since the time filter of the tap and the horizontal and vertical spatial filters are applied, the motion vector can be detected even if the image of the moving object is not blurred.
[0008]
However, since the prefilter shown in FIG. 3 has time-direction filter characteristics, in the motion vector detection method using the block matching method, that is, the motion vector detection method for examining the correlation between the difference values of two images, There is a problem that it is difficult to calculate a correct matching value. Further, depending on the coefficient of the time filter, there may be an influence due to the interlace structure as shown in FIG.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally, a motion vector detection device using a plurality of vector detection methods connected in cascade ("TV system conversion device using motion vectors" Shimano et al., TV Society National Convention 1989), or switching between a plurality of vector detection methods In the motion vector detection device, since a single pre-filter is used to generate the vector detection luminance signal, the single pre-filter is used as the image characteristic of the detection region that is the target of motion vector detection and In all combinations of a plurality of vector detection methods, optimal filter characteristics cannot always be obtained.
[0010]
There is also a method of performing motion vector detection by adaptively selecting a filter having optimum filter characteristics for the combination of the image characteristics of the input moving image and the vector detection method for each detection region to be detected by the vector. Not proposed.
[0011]
Therefore, in the conventional motion vector detection device, a case where a luminance signal for vector detection inappropriate for vector detection occurs may occur, and in this case, an accurate motion vector cannot be detected. Specifically, the following inconvenience occurs.
[0012]
A conventional pre-filter that filters only the signal in the field in a static region having a vertical frequency component when motion vector detection is performed using interlaced scanning signals such as television signals. When the output (for example, see FIG. 1B) of the output (for example, vertical LPF in the field, vertical DD (Digital-Digital) conversion filter in the field) is used, the difference value of the image between the fields does not become zero. For this reason, if a detection method (for example, a block matching method) in which the correlation between fields is examined to detect a motion vector is combined, an incorrect motion vector is detected.
[0013]
In addition, when motion vector detection is performed using a moving image with a poor signal-to-noise ratio in a television signal for interlace scanning, a conventional prefilter (for example, a field filter having no temporal filter characteristics and in-frame filter characteristics) is used. If the output (for example, see FIG. 2 (B)) of the vertical LPF in the field and the vertical DD conversion filter in the field) is used, the image difference between the fields in the still region due to the influence of noise and the influence of the frequency component in the vertical direction. Since the value does not become zero, combining a detection method (for example, a block matching method) for detecting a motion vector by checking a correlation between fields, an erroneous motion vector is detected in a still region. In addition, an erroneous motion vector is detected even in the moving region. In particular, when the detection area is reduced, the influence of noise becomes significant.
[0014]
Furthermore, in CG (Computer Graphic) and CCD camera images with shutters and F / V conversion images (images converted from film to television signals), blur due to the movement of the moving object is seen in the moving object image. Absent. A method of performing motion vector detection using the moving object's gradient by using such a moving image as an input image (for example, the gradient method) has a conventional prefix having no spatio-temporal filter characteristics. Combining filters (eg, vertical LPF in a field, vertical DD conversion filter in a field) does not allow vector detection at all.
[0015]
When a motion vector detection method that does not use the gradient of the moving object (eg, block matching method) is combined with a conventional prefilter (eg, temporal filter) having a temporal or spatial filter characteristic, the temporal filter Due to the effect of the above, an image of the moving object is synthesized in the stationary region, so that it is difficult to detect a correct motion vector.
[0016]
Furthermore, a vector detection method (for example, a block matching method, a gradient method) is used for one of the detection conditions that the luminance level of the moving object does not change even if the moving object moves with respect to an image having an extremely poor SN ratio. If used, erroneous vector detection may be performed due to changes in noise, the luminance level of the moving object, or the luminance level of the background.
[0017]
When detecting a motion vector, if a vector detection luminance signal that does not match the vector detection method is used, many erroneous motion vectors are detected. Although it is necessary to confirm that the detection condition of the vector detection method is satisfied, motion vector detection is performed without confirming this, so an incorrect motion vector is detected in a detection region that does not meet the detection condition. It is caused by detecting.
[0018]
As described above, in a motion vector detection device that uses a plurality of vector detection methods in cascade or a motion vector detection device that uses a plurality of vector detection methods by switching, a single prefilter is used for vector detection. When the luminance signal is generated, the vector detection may be erroneous depending on the combination of the input image characteristics and the vector detection method. Therefore, in such a motion vector detection device, an optimum filter cannot be used for all combinations of the image characteristics of the vector detection target region and the vector detection method.
[0019]
Therefore, in view of the above points, an object of the present invention is to determine the image characteristics of an input moving image for each detection region, and to adaptively select an optimum filter for the combination of the image characteristics and the vector detection method. Another object of the present invention is to provide a motion vector detection method and an adaptive switching prefilter for motion vector detection.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the motion vector detection method according to the present invention, a plurality of filters having different characteristics for outputting a vector detection luminance signal are prepared, and the image characteristics and vector detection method in the detection target area of the input moving image Motion vector detection is performed by switching and using a filter for outputting a vector detection luminance signal suitable for each detection target region.
[0021]
In the adaptive switching pre-filter for motion vector detection according to the present invention, a plurality of filter means having different filter characteristics, a determination means for determining image characteristics for each detection region of the input moving image, and the determination means And selecting means for switching the filter means for each detection region in accordance with a combination of the determination result obtained by the above and various vector detection methods, and detecting a motion vector based on a vector detection luminance signal output from the filter means It is what.
[0022]
Furthermore, in another embodiment to which the present invention is applied, in the pre-filter connected to the front stage of the motion vector detecting device for an image displayed by the interlace scanning method, the filter has a characteristic of each input image signal being input. Two or more different filters, a filter switching unit that switches the two or more filters and outputs one filter processing result to the motion vector detection device, and motion vector detection of the previous field that is the output of the motion vector detection device Based on the result, if it is determined that there is a global motion in the entire previous field image, the global motion level is output as a global vector detection value, and it is determined that there is no global motion. In some cases, a global vector detection means for outputting a global vector non-detection signal and a detection region which is a unit of filter processing And a static motion determination means for outputting a determination result as to whether the region is a dynamic region or a static region, and the SN ratio of the entire input image is determined for each field to determine whether the region is a low SN region or a high SN region. An S / N ratio determining means for outputting the determination result, and the detection based on the global vector detection result, the motion vector detection result of the immediately preceding field for each detection region, the static motion determination result, and the S / N ratio determination result. And a switching information decoder that outputs switching information for each region to the filter switching unit.
[0023]
Here, the two or more filters having different characteristics have a continuous 3 field 2: 1 interlaced image signal as an input signal, a frame signal formed from the first field signal and the second field signal, and a second field signal. Each of the frame signal formed from the field signal and the third field signal is subjected to a spatial low-pass filter to generate two sequential scanning signals, and then a scanning line is formed for each line for each of the two sequential scanning signals. By subtracting out, the filter A that outputs two field signals that match the odd / even field format and the continuous 5: 1 2: 1 interlaced image signal are input signals, and the first and third field signals are averaged. Field obtained by averaging the field signal obtained in this way and the second and fourth field signals Of the frame signal formed from the sum of the frame signal formed from the signal and the field signal obtained by averaging the second and fourth field signals, and the field signal obtained by averaging the third and fifth field signals. Two field signals in which the odd-even field format is matched by thinning out the scanning line for each line for each of the two sequential scanning signals after generating a spatial scanning low pass filter for each of the two sequential scanning signals. , A cyclic filter that adds a signal obtained by delaying the output signal by one frame to a 2: 1 interlaced image signal that is an input signal, and outputs the continuous signal that is an output of the cyclic filter. The 3 field 2: 1 interlaced image signal is used as the input signal, and the first field signal and the second field are input. The frame signal formed from the second signal and the frame signal formed from the second field signal and the third field signal are each subjected to a spatial low-pass filter to generate two sequential scan signals, and then the two sequential scans A filter C in which a filter that outputs two field signals in which the scan lines are thinned out for each line and the odd-even field format is matched is connected to each of the signals, a spatial low-pass filter output, and the spatial low-pass filter output And a filter E that outputs a two-field 2: 1 interlaced image signal of two consecutive fields, and the switching information decoder includes the detection region in a stationary region, a high SN region, and the previous detection region in the detection region. When the motion vector detection value of the field is “0”, the filter A is A detection value of a global vector or a non-detection signal of a global vector other than “0” and “0” in the motion vector detection value of the previous field in the detection region is a static region, a low SN region, and the detection region is output. If the detection area is a static area, a low SN area, and the motion vector detection value of the previous field in the detection area is "0" and the detection value of the global vector is "0" Filter C is selected when the detection area is a static area and the motion vector detection value of the previous field in the detection area is other than “0”, or when the detection area is a moving area. It is preferable that the switching information to be output is output. Alternatively, the two or more filters having different characteristics may have a frame signal and a second field formed from a first field signal and a second field signal using a continuous 3: 1 2: 1 interlaced image signal as an input signal. Each frame signal formed from the signal and the third field signal is subjected to a spatial low-pass filter to generate two sequential scanning signals, and then the scanning lines are thinned out for each of the two sequential scanning signals. As a result, the filter A that outputs two field signals that match the odd / even field format and the continuous 5: 1 2: 1 interlaced image signal are input signals, and the first and third field signals are added and averaged. Field obtained by averaging the obtained field signal and the second and fourth field signals A frame signal formed from the signal and a field signal obtained by averaging the second and fourth field signals and a field signal obtained by averaging the third and fifth field signals. Two field signals in which the odd-even field format is matched by thinning out the scanning line for each line for each of the two sequential scanning signals after generating a spatial scanning low pass filter for each of the two sequential scanning signals. , A cyclic filter that adds a signal obtained by delaying the output signal by one frame to a 2: 1 interlaced image signal that is an input signal, and outputs the continuous signal that is an output of the cyclic filter. The 3 field 2: 1 interlaced image signal is used as the input signal, and the first field signal and the second field signal are input. A frame signal formed from the frame signal and a frame signal formed from the second field signal and the third field signal by applying a spatial low-pass filter to generate two sequential scan signals, and then the two sequential scans A filter C obtained by cascade-connecting a filter that outputs two field signals in which the scan lines are thinned out for each line and the odd-even field format is matched to each of the signals, and a 2: 1 interlaced image signal of four consecutive fields Is a time low-pass filter that adds a continuous three-field signal and each one-line delayed output signal at an arbitrary coefficient ratio and outputs a sequential scanning signal, and a spatial low-pass that converts the sequential scanning signal into a field signal A pair of filters formed by cascade-connecting filters is provided, and three consecutive filters of the pair of filters are provided. The field input signal is a first, second, or third field signal, or a second, third, or fourth field signal, and the pair of filter outputs is a 2: 1 interlace of two consecutive fields. A switching information decoder comprising: a filter and D which are image signals; a spatial low-pass filter output; and a filter E which outputs a one-field delayed output of the spatial low-pass filter output as a continuous two-field 2: 1 interlaced image signal. When the detection area is a static area and a high SN area and the motion vector detection value of the previous field in the detection area is “0”, the filter A is selected, and the detection area is a static area and a low SN area and the detection is performed. The detection value of the global vector whose motion vector detection value of the previous field in the region is “0” and other than “0”. When a global vector non-detection signal is output, filter B is used, and the detection region is a static region and a low SN region, and the motion vector detection value of the previous field in the detection region is “0” and the global vector When the detection value of the detection vector is “0”, the filter C is set to be a still region, the motion vector detection value of the previous field in the detection region is other than “0”, and the detection value of the global vector is “0” or When a global vector non-detection signal is output, the filter D is connected to a global region where the detection region is a static region and the motion vector detection value of the previous field in the detection region is other than “0” and other than “0”. If a vector detection value is output, or if the detection area is a moving area and a global vector other than “0” Filter E when the detected value is output, and filter D when the detected region is the moving region and the detected value of the global vector is "0" or the non-detected signal of the global vector is output. Can be configured to output the switching information to be selected.
[0024]
Further, the global vector detection means identifies a plurality of vector values having a large detection ratio and their detection ratios by comparing the motion vectors of the immediately preceding field for each detection region within an allowable error range. When the sum of the detection ratios of the vector values included in a certain range out of the plurality of vector values exceeds a certain value, the value of the most frequently detected vector is output as the detected value of the global vector and falls below the certain value. In some cases, it is preferable to output a non-detection signal of a global vector. Further, the static motion determination means includes a first field signal and a third field signal, or a third field signal and a fifth field signal, among 2 consecutive interlaced image signals of 5 fields. Between the pixels occupying the same spatial position between the second field signal and the third field signal, or between the third field signal and the fourth field signal, And the absolute value of the difference in luminance signal level between the pixel in the temporally subsequent field and the pixel in the temporally subsequent field located either above or below the position corresponding to the spatial position of the pixel. Only when the quotient obtained by dividing the absolute value of the gradient and the absolute value of the vertical gradient by a large value exceeds a certain value in all the four cases, it is determined as a moving pixel, and the movement within the detection region is determined. The area only when the number of the unit is above a certain value determined to moving region, when below a certain value it is preferable to determine a still region. In addition, the S / N ratio determining means may detect that the ratio of the detection areas determined as still areas by the static movement determining means is below a certain value and the detection value of the global vector is “0”. When it is determined as a high SN region, and the ratio of the detection region is below a certain value and has a detection value of a global vector other than “0”, or a non-detection signal of a global vector is output When the ratio of the detection areas determined as the low SN area and determined as the static area by the static motion determination means exceeds a certain value, 1% is obtained for all the pixels in all the detection areas determined as the static area. The absolute value of the difference in luminance signal level is obtained for each pixel from all pixels after the frame, and when these total averages are below a certain value, it is determined as a high SN region, and when it exceeds a certain value, the low SN region is obtained. Structure It is also possible to be.
[0025]
As described above, in the prefilter according to an embodiment of the present invention, in order to solve the above-described problem and perform motion vector detection with high detection accuracy, an interlaced scanning image signal is used as an input signal, and a vector detection luminance signal is generated. A plurality of pre-filters having different filter characteristics to be output are prepared, and a configuration in which these are adaptively switched is adopted. Furthermore, in order to switch a plurality of filters, image characteristics are determined for each detection region of the input moving image. Then, the optimum filter for the combination of the image characteristic of the determination result and the vector detection method is selectively switched for each detection region, and the optimum vector detection luminance signal is supplied to a circuit for vector detection.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As an embodiment of the present invention, a pre-filter used when detecting a motion vector of a moving image between consecutive fields is disclosed.
[0027]
That is, in order to create a vector detection luminance signal, a plurality of filters having different characteristics (for example, spatial LPF, temporal LPF, spatiotemporal LPF, cyclic filter in time direction, and progressive scan conversion filter) are prepared, and the input moving image Image characteristics (for example, static state, past motion vector, SN state, global vector representing global motion in the moving image), and image characteristics and vector detection methods (for example, block matching method, Depending on the combination of the gradient method and the phase correlation method, the optimal (for example, when using the block matching method as the vector detection method) When vector detection is performed by the gradient method using an image without blurring, a filter with filter characteristics in the time direction is used. Select a filter with filter characteristics from a plurality of filters and use the output signal of the selected filter for vector detection. By using a luminance signal, vector detection accuracy is improved.
[0028]
More specifically,
A vector detection luminance signal is generated from an input moving image, the vector detection luminance signal is divided into small areas (hereinafter referred to as detection areas), and a continuous field is generated using the vector detection luminance signal for each detection area. In a pre-filter (see FIG. 15) that generates a vector detection luminance signal of a vector detection device that performs motion vector detection of moving images between
The prefilter is
Prefilter A (151A), Prefilter B (151B), Prefilter C (151C), Prefilter D (151D), Prefilter E (151E) connected in parallel,
Including switching means (153) for selecting and outputting one of the plurality of filters,
Image characteristics of the input moving image region corresponding to the detection region (for example, the static state of the region, the past motion vector of the region, the SN state of the input moving image including the region, the global in the input moving image A global vector representing a particular motion), a static state (150) of the region, a past motion vector (154, 155) of the region, and an SN state (157) of an input moving image including the region Using the past global vector (156) representing the global movement in the input moving image, and determining means according to the image characteristic determination table shown in FIG. 16 and FIG.
Furthermore, as a control signal of the switching means (153), the optimum filter for the vector detection method among the plurality of filters (for example, a block matching method is used as the vector detection method) according to the determination result of the image characteristics of the input moving image area. A decoder (152) is provided that outputs a signal for selecting one filter having a filter characteristic (if a filter having no filter characteristic in the time direction is used).
[0029]
As described above, when a filter matched to the combination of the image characteristic and the vector detection method is used, that is, in the combination of the static region having the frequency component in the vertical direction and the block matching method, the prefilter A (FIG. 6). Or a pre-filter B (see FIG. 9), a pre-filter C (see FIG. 11), or a pre-filter D (see FIG. 12) in the combination of a gradient method and a material that does not blur the image of the moving object. In a combination of an image with a very bad SN ratio and a block matching method or a gradient method, when the prefilter B (see FIG. 9) or the prefilter C (see FIG. 11) is used, There is no inconvenience as in the conventional example described above.
[0030]
【Example】
Prior to describing the prefilter to which the present invention is applied, a method for obtaining control information for selecting the output of the prefilter according to the image characteristics will be described below.
[0031]
Here, the current field image is f (t), the next field image is f (t + 1), the next field image is f (t + 2), the previous field image is f (t-1), and the previous field image is f (t-1). Let f (t-2) be the field image.
[0032]
(I) About the static state of the detection area
As shown in FIG. 4, motion detection between f (t) and f (t + 1), motion detection between f (t) and f (t + 2), and f (t) and f (t− The motion detection between 1) and the motion detection between f (t) and f (t-2) are performed for each pixel, and the motion region and the still region on the image f (t) are detected. Motion detection is performed by, for example, calculating the absolute value of the difference in luminance level of the same pixel between fields with the larger one of the absolute value of the horizontal gradient and the vertical gradient of the luminance level of the pixel of f (t). It is obtained by the method of dividing.
[0033]
A specific motion detection method will be described below by taking as an example one pixel p of sampling points sampled in a grid pattern on f (t).
[0034]
Let q be a pixel on f (t + 1) at the same spatial position as pixel p on f (t). When the image f (t) is an interlaced scanning signal, f (t) and f (t + 1) are separated by one field, so f (t) corresponding to the spatial position of the pixel p on f (t). +1) There is no upper pixel. Therefore, the pixel on f (t + 1) above or below the position corresponding to the spatial position of the pixel p is selected as the pixel q on f (t + 1). The spatial position of the pixel p is (x, y), the luminance level is expressed as F (x, y), and the luminance level of the pixel selected as the pixel q on f (t + 1) is G (x, y). ).
[0035]
The gradient ▽ p of pixel p
[0036]
[Expression 1]
Figure 0003745425
If defined, the movement m1 of the pixel p is
[0037]
[Expression 2]
Figure 0003745425
[0038]
It can be expressed. Here, in order to avoid the influence of noise, mth is defined,
m1 ≧ mth
When
M1 = 1
age,
m1 <mth
In the case of
M1 = 0
And
[0039]
Similarly, between a pixel p on f (t) and each pixel on f (t + 2), f (t-1) and f (t-2) at the same spatial position. Then, motion detection is performed, and the respective motion detection results are denoted as M2, M3, and M4.
[0040]
next,
[0041]
[Equation 3]
Mp = (M1 and M2 and M3 and M4) (3)
Check
When Mp = 0, the pixel p is a static region
age,
When Mp = 1, the pixel p is a moving region.
Is determined.
[0042]
The above processing is performed for all the pixels on f (t), and a moving area and a stationary area for each pixel on f (t) are obtained.
[0043]
Next, in order to perform static motion determination for each detection area on f (t), among the pixels in the detection area,
Mp = 1
Let m be the number of Define nth for static judgment,
m> nth
In this case, the detection area is the moving area,
M = 1
age,
m ≦ nth
In this case, the detection area is a static area,
M = 0
Is determined. Similarly, static motion determination is performed for all detection areas on f (t).
[0044]
(II) SN ratio
Next, for all pixels in all still areas where M = 0 of f (t), between pixels occupying the same spatial position as the still area of f (t) on f (t + 2) Thus, the absolute value of the difference in luminance level between frames is obtained, and the average N of the absolute values of the differences in luminance level per pixel in all still regions is obtained. The S / N ratio is determined on a field basis. The number M of detection areas where M = 0, which represents the static state of the detection area (I), is M = 0 in the screen, and that number is C. Here, in the panning image, since there is little or no static region, a threshold value Cth is introduced,
C ≦ Cth
In this case, the global vector Vg of the previous field separately obtained (see (III) described below) is referred to. When Vg ≠ 0 or Vg = none, the SN ratio is bad.
sn = 1
When Vg = 0, the SN ratio is good.
sn = 0
And
[0045]
When C> Cth, Nth for determining the SN ratio is introduced,
N <Nth
In this case, the signal-to-noise ratio is good.
sn = 0
And
[0046]
N ≧ Nth
In this case, the signal-to-noise ratio is bad,
sn = 1
And
[0047]
(III) About Global Vector
As shown in FIG. 5, the global vector of the previous field is obtained. The global vector is determined on a field basis. Using the motion vector V (t-1) for each detection area of the known previous field detected by the motion vector detection, the first, second, and third vector values from the top among the vector values detected most in the screen Then, the ratio of the number to the total number of detection areas in the screen is examined, and the vector values are compared as follows to determine the value of the global vector.
[0048]
Here, the global vector value is represented by Vg, the probability thereof is represented by Rg, and the ratio of the detected vector value and the number is represented by v1, v2, v3, n1, n2, and n3 from the top. Further, the comparison of vector values is performed while allowing an error α, which is the basis for determining global vector values. For comparison of vector values that allow the error α, for example, if a certain value Vn and Vm are compared, the vector values of Vn = (Vnx, Vny) and Vm = (Vmx, Vmy) are
[0049]
[Expression 4]
Figure 0003745425
If Vn is satisfied, Vn and Vm are considered equal.
[0050]
The global vector detection is performed according to the following procedure.
[0051]
1) The detection vector values are compared with each other while allowing the error α = 0, and the base data v1.org of the most detected vector values is derived.
[0052]
2) Next, the detection vector values are compared with each other while allowing the error α = 3, and the ratio of the detection vector values that are equal to or considered to be equal to v1.org is determined as v1 = v1.org. Let the ratio be n1.
[0053]
3) Further, the detection vector values are compared with each other while allowing the error α = 3, and the second largest detection vector value v2 and its ratio n2 are detected from the detection vector values excluding the vector value corresponding to v1. Do the same. For the value of v2, the first value selected from the second most detected vectors is the representative value of v2.
[0054]
4) According to the same procedure as described above, the detection vector values are compared with each other while allowing the error α = 3, and the third largest detection vector value among the detection vector values excluding the vector values corresponding to v1 and v2. Check v3 and its ratio n3. As the value of v3, the first selected value from the third most detected vectors is the representative value of v3.
[0055]
5) Using the v1, v2, v3, n1, n2, and n3 obtained above, the initial value is set to Rg = 0, and points are sequentially added to Rg, and the global vector reliability Rg Ask for.
[0056]
Here, the vector values v1, v2, and v3 are compared with each other with an error β = 20%, and the two vector values are equal.
[0057]
[Outside 1]
Figure 0003745425
[0058]
If the two vector values differ by more than an error β = 20%, they are represented by the symbol ≠. For comparison of vector values that allow the error β, for example, if a certain value Vn and Vm are compared, the vector values of Vn = (Vnx, Vny) and Vm = (Vmx, Vmy) are
[0059]
[Equation 5]
Figure 0003745425
If Vn is satisfied, Vn and Vm are considered equal.
[0060]
(A) If n1> 80%
If so, add 10 points to Rg.
[0061]
(B) If n1> 50%
If so, add 4 points to Rg.
[0062]
[Outside 2]
Figure 0003745425
[0063]
If the point system is introduced to the reliability Rg as described above and the final Rg value is 6 or more, v1 is a global vector,
Vg = v1
And
[0064]
If Rg is less than 6, then Vg is not a global vector,
Vg = None
And
[0065]
Let V (t-1) be the motion vector for each detection area of the known previous field detected by the motion vector detection method (for example, block matching method, gradient method).
[0066]
Subsequently, a plurality of filters having different characteristics, which are constituent elements of the pre-filter to which the present invention is applied, will be described individually with reference to FIGS. 6, 9, 11, 12, and 14.
[0067]
B) Pre-filter A
The pre-filter A shown in FIG. 6 applies a space LPF with a small number of taps (for example, 3 taps) to the frame signal and thins out scanning lines every other line to generate field signals (60A, 60B). Are included in parallel.
[0068]
A configuration example of the frame → field subsampling LPF used in FIGS. 6, 9, and 11 is shown in FIG. 7, and an operation example thereof is shown in FIG.
[0069]
Since the input field signal f (t) is an interlaced scanning television signal, f (t-1) and f (t) and f (t) and f (t + 1) are scanned one time in the vertical direction. The line segment is off. However, f (t-1) and f (t + 1) separated from each other in the frame do not have a vertical shift. If f (t) is an odd field, f (t-1) and f (t + 1) are even fields. Here, the frame signal composed of f (t-1) and f (t) is F (t), and the frame signal composed of f (t) and f (t + 1) is F (t + 1). And Frame signals F (t) and F (t + 1) Frame signals multiplied by the space LPF are denoted by G (t) and G (t + 1), respectively.
[0070]
Of the field signals constituting the frame signal G (t), the odd field is designated as go (t), the even field is designated as ge (t), and the odd number field among the field signals constituting the frame signal G (t + 1). Is go (t + 1), and the even field is ge (t + 1).
[0071]
In FIG. 7, when f (t) of the input image is an odd field, the vector detection luminance signals f ′ (t) and f ′ (t + 1) output from the frame-to-field subsampling LPF are Go (t) and go (t + 1) are output. When f (t) of the input image is an even field, the vector detection luminance signals f ′ (t) and f ′ (t + 1) output from the frame-to-field sub-sampling LPF are the ge ( t) Output ge (t + 1). That is, if f (t) is an odd field,
f ′ (t) = go (t)
f ′ (t + 1) = go (t + 1)
It becomes. Accordingly, the field signals go (t) and go (t + 1) output at the same time have the same spatial position in the vertical direction of the scanning line, so that the output signal f ′ (t) is sequentially reduced by half the scanning line. It is equivalent to the scanning signal.
[0072]
Here, in the static region, f (t-1) and f (t + 1) of the input signal are
f (t-1) = f (t + 1)
Therefore, frame signals F (t) and F (t + 1) composed of f (t-1) and f (t) and f (t) and f (t + 1) are
F (t) = F (t + 1)
It becomes. Therefore, the frame signals G (t) and G (t + 1) obtained by multiplying F (t) and F (t + 1) by the spatial LPF are
G (t) = G (t + 1)
It becomes. Accordingly, field signals go (t) and ge (t) constituting G (t) and G (t + 1),
And go (t + 1) and ge (t + 1) are
go (t) = go (t + 1)
ge (t) = ge (t + 1)
It becomes. Therefore, in the still region, the zero vector can be detected while avoiding the influence of the interlaced scanning by using the vector detection luminance signal of the output of the LPF of the frame → field subsampling in spite of using the interlaced scanning signal.
[0073]
If such a filter is not used, when the input signal is interlaced scanning, the field signal separated by one frame is used in the still region, so that the determination of the static region is wrong and the moving region is used. However, inconvenience due to erroneous processing has occurred, such as performing static processing or performing dynamic processing in spite of being a static region. By performing motion vector detection using the output of the frame-> field subsampling LPF according to the present embodiment, it is possible to detect stillness correctly in the stationary region as described above, and in the moving region, go (t) and go Since (t + 1) or ge (t) and ge (t + 1) are equivalent to a field signal obtained by applying a 2-tap LPF filter in the time direction, motion can be detected correctly.
[0074]
In other words, the pre-filter A uses three fields of data as shown in FIG. 6 and simultaneously outputs a signal that is separated by one field but whose spatial position in the vertical direction of the scanning line matches as a vector detection luminance signal. It is a filter. Thereby, it is possible to detect noise removal and motion between fields. That is, when motion vector detection between fields is performed using interlaced scanning signals such as television signals, in the still region having vertical frequency components, if the output of the prefilter A is used, vector detection separated by one field is performed. Since the difference value of the image between the luminance signals for use is almost zero, the zero vector can be detected when combined with the vector detection method of the block matching method or the gradient method.
[0075]
Also, since the motion region is equivalent to a time-tapped 2-tap time filter, it is possible to detect motion between fields when combined with the gradient vector detection method.
[0076]
B) Pre-filter B
The pre-filter B of FIG. 9 applies a time filter by taking an average of two field signals separated by one frame, and converts a frame signal composed of the output and a similar output delayed by one field into FIG. A field signal is generated by thinning out the scanning lines every other line by applying the same space LPF.
[0077]
That is, as shown in FIG. 10, this is a filter that uses five fields of data and outputs as a vector detection luminance signal a signal in which the spatial positions in the vertical direction of the scanning lines match while being separated by one field. The spatial LPF to be used is a filter having the same number of taps as that of the pre-filter A, and the influence of noise can be removed by filtering in the time direction.
[0078]
When motion vector detection is performed using a moving image with a poor S / N ratio, if the output of the pre-filter B is used, the difference value of the image between the vector detection luminance signals in the still region becomes almost zero. Alternatively, a zero vector can be detected by combining with a gradient vector detection method. In addition, since the motion region is equivalent to a time-filtered 4-tap time filter, it is possible to detect motion between fields when combined with a gradient vector detection method.
[0079]
C) Pre-filter C
The prefilter C in FIG. 11 applies a cyclic filter in the time direction that circulates in one frame to the field signal, and a frame signal composed of the output and a similar output delayed by one field is the same as in FIG. A field signal is generated by thinning out scanning lines every other line by applying a small space LPF.
[0080]
That is, it is a filter that uses data of three fields and outputs a signal in which the spatial positions in the vertical direction of the scanning lines coincide with each other while being separated by one field as a vector detection luminance signal. As a result, it is possible to remove noise that cannot be removed by a spatial filter or a temporal filter with a small number of taps (for example, granularity noise of an F / V converted image or noise of a moving image having a very poor SN).
[0081]
If the output of the prefilter C is used, the difference value of the image between the luminance signals for detecting the vector in the still region is almost zero, so that the zero vector can be detected when combined with the block matching method or the gradient method vector detection method. Can do. In the moving region, since the moving object is given a pseudo gradient by the cyclic filter, it is easy to detect the motion vector by the motion vector detecting method (gradient method) using the gradient of the moving object.
[0082]
D) Pre-filter D
As shown in FIG. 13, the prefilter D in FIG. 12 includes two filters in parallel that use a signal obtained by multiplying a field signal continuous over three fields by a spatiotemporal LPF as a vector detection luminance signal. The spatial filter includes a horizontal filter (for example, a one-dimensional LPF with 5 taps and coefficients of 1/4, 2/4, 2/4, 2/4, and 1/4) and a vertical filter (for example, with 5 taps). A one-dimensional LPF whose coefficients are 1/4, 2/4, 2/4, 2/4, and 1/4) are cascade-connected. That is, as shown in FIG. 12, it is a filter that simultaneously outputs two fields of vector detection luminance signals using four fields of data.
[0083]
Since there is no blur caused by the movement of the moving object, the image of the CCD camera with a CG or shutter and the image of the F / V conversion are given a pseudo gradient to the moving object by the time filter included in the pre-filter D. Motion vector detection by the motion vector detection method (gradient method) using the gradient of the moving object becomes easy.
[0084]
E) Pre-filter E
The pre-filter E in FIG. 14 removes noise by applying a space LPF with a small number of taps (for example, 3 taps) to a field signal in order to avoid the influence of the filtering process at the boundary between the moving region and the stationary region, and removes two continuous fields The vector detection luminance signal is output.
[0085]
When the motion vector detection method (block matching method) that does not use the gradient of the moving object is used, by using the output of the pre-filter E that does not have the filter characteristics in the spatio-temporal direction, the pseudo gradient is added to the image of the moving object. Is not attached. Therefore, when the vector detection method of the block matching method is used, the correlation peak at the position corresponding to the correct motion vector is present on the correlation plane represented by the absolute value of the difference between the luminance levels of the images between the two fields. Since it appears prominently, motion vector detection can be performed correctly.
[0086]
Next, an embodiment in which the characteristics of the prefilter are switched using the SN representing the SN ratio, the detection vector V (t-1) of the previous field, the global vector Vg of the previous field, and the information of the moving area and the stationary area. As shown in FIG. In the figure, the detection region static motion determination unit 150 has the block configuration shown in FIG. Further, the pre-filters A to E (151A to 151E) have the configurations shown in FIGS. 6, 9, 11, 12, and 14, respectively. The global vector detection unit 156 has the block configuration shown in FIG.
[0087]
As described above, the main object of the present invention is to adaptively switch the prefilter according to the static state of the detection region. In the conventional method for determining the static motion by comparing the absolute value of the difference value of the luminance level between the images separated by one frame with a certain threshold, or the method as shown in FIG. 4 used in the present invention, Since the correlation of the luminance level between the two images is indefinite, it is not possible to make a static determination with a probability of 100%.
[0088]
Therefore, in one embodiment of the present invention, the accuracy of static motion determination is improved by using the static motion determination shown in FIG. 4 and the motion vector detected in the previous field. In one embodiment of the present invention, the condition for determining a still region is that the motion detection in FIG. 4 determines that the region is a still region, and that the detection vector V (t−1) in the previous field is zero.
[0089]
First, there can be mainly two cases of the static region. One is that a still area of an image captured with the camera fixed and an image of the moving object in an image captured by moving the camera to track the moving object are substantially stationary areas. These determinations are made using the global vector Vg. In the static region, the pre-filter A is used to avoid the influence of interlaced scanning. Further, in order to avoid the influence of noise in the still region, if the SN ratio is poor due to the value of the SN ratio, the pre-filter C is used, and the static motion determination is performed in the still region of the image taken by moving the camera. In consideration of accuracy, the pre-filter B having a small filter characteristic in the time direction is used.
[0090]
Next, in the moving region and the region determined to be a moving region with V (t−1) ≠ 0, when the block matching method is used as a motion vector detection method, a prefilter having no time direction filter characteristic is used. Use E. When the gradient method is used as a motion vector detection method, blur (brightness level gradient) due to movement of the moving object must be present in the moving object image. When an image of a CG, a camera with a shutter, or an F / V converted image is input, there is little blur in the moving body image of the input image.
[0091]
Therefore, regardless of the type of input image (an image with little blur such as CG, an image shot with a camera with a camera tube with a large blur of moving images), the moving area of the moving object image shot with the camera fixed is used. On the other hand, using the output of the pre-filter D having the filter characteristic in the time direction, the moving area of the image taken by moving the camera is moved to the moving area without applying a spatio-temporal filter and creating a pseudo gradient. Since there is blur, the pre-filter E is used.
[0092]
FIG. 16 shows an embodiment of switching the prefilter when the block matching method is used as the vector detection method.
[0093]
FIG. 17 shows an embodiment of switching the prefilter when the gradient method is used as the vector detection method.
[0094]
When the block matching method and the gradient method are switched and used as the vector detection method, the contents of the switching information decoder 152 in FIG. 15 may be switched according to FIGS. 16 and 17.
[0095]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the static motion state and the S / N ratio are determined for each small image area of the filter input signal, which is a filtering processing unit, and the characteristics and movements of the area are selected from a plurality of filters having different characteristics. Since the pre-filter that is optimal for the combination with the vector detection method is selected, optimal filtering processing for each region is possible, and motion vector detection with improved motion vector detection accuracy is possible.
[0096]
In other words, in the present invention, a plurality of filters having different characteristics for outputting vector detection luminance signals are prepared, and a filter for outputting vector detection luminance signals optimal for the image characteristics and detection method of the detection target area is switched for each detection target area. Therefore, it is possible to prevent erroneous motion vector detection. Thus, by carrying out the present invention, an erroneous motion vector is not detected, so that it is possible to obtain a special effect that the motion vector detection accuracy can be improved.
[Brief description of the drawings]
1A is an explanatory diagram showing the positional relationship of scanning lines in the vertical direction of interlaced scanning, FIG. 1B is an explanatory diagram showing an example of output of a conventional prefilter, and FIG. 1C is an interlaced scanning line. It is explanatory drawing which shows a spatial position.
FIG. 2A is an explanatory diagram showing the positional relationship of scanning lines in the vertical direction of interlaced scanning, and FIG. 2B is an explanatory diagram showing an output example of a conventional pre-filter.
FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of a conventional prefilter circuit.
FIG. 4 is a block diagram showing an embodiment of a static determination circuit of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing an embodiment of global vector detection according to the present invention.
FIG. 6 is a block diagram showing an embodiment of the circuit of the prefilter A according to the present invention.
FIG. 7 is a block diagram showing an embodiment of an LPF circuit of frame → field subsampling included in the pre-filters A, B, and C of the present invention.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an operation example of the LPF circuit of frame → field subsampling included in the pre-filters A, B, and C of the present invention.
FIG. 9 is a block diagram showing an embodiment of the circuit of the prefilter B according to the present invention.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing an operation example of the circuit of the pre-filter B of the present invention.
FIG. 11 is a block diagram showing an embodiment of the circuit of the prefilter C according to the present invention.
FIG. 12 is a block diagram showing an embodiment of the circuit of the prefilter D of the present invention.
FIG. 13 is a block diagram showing an embodiment of a spatio-temporal filter circuit included in the pre-filter D of the present invention.
FIG. 14 is a block diagram showing an embodiment of the circuit of the prefilter E according to the present invention.
FIG. 15 is a block diagram showing an embodiment of a prefilter switching circuit according to the present invention.
FIG. 16 is a diagram showing an embodiment of switching in a decoder corresponding to the pre-filter block matching method of the present invention.
FIG. 17 is a diagram showing an embodiment of switching in a decoder corresponding to the prefilter gradient method of the present invention.
[Explanation of symbols]
150 Detection region static motion determination unit
151A to 151E Prefilter A to Prefilter E
152 switching information decoder
153 Vector signal luminance signal selector
154 Motion vector detection unit
155 Motion vector value memory
156 Global vector detector
157 SN ratio detector

Claims (10)

飛び越し走査方式で表示される画像の動きベクトル検出装置の前段に接続される前置フィルタとして、ベクトル検出用輝度信号を出力する特性の異なるフィルタを複数用意し、入力動画像の検出対象領域における画像特性およびベクトル検出方法に適したベクトル検出用輝度信号を出力するフィルタを検出対象領域毎に切り換えて使用することにより、動きベクトル検出を行うに際し、
前記特性の異なるフィルタとして、
連続する3フィールドの2:1インターレース画像信号を入力信号とし、第一のフィールド信号と第二のフィールド信号から形成されるフレーム信号および第二のフィールド信号と第三のフィールド信号から形成されるフレーム信号のそれぞれに空間ローパスフィルタをかけて二の順次走査信号を生成した後、該二の順次走査信号のそれぞれに対し1ライン毎に走査線を間引くことにより、奇偶フィールド形式を一致させた二のフィールド信号を出力するフィルタAと、
連続する5フィールドの2:1インターレース画像信号を入力信号とし、第一ならびに第三のフィールド信号を加算平均して得られるフィールド信号と第二ならびに第四のフィールド信号を加算平均して得られるフィールド信号から形成されるフレーム信号および第二ならびに第四のフィールド信号を加算平均して得られるフィールド信号と第三ならびに第五のフィールド信号を加算平均して得られるフィールド信号から形成されるフレーム信号のそれぞれに空間ローパスフィルタをかけて二の順次走査信号を生成した後、該二の順次走査信号のそれぞれに対し1ライン毎に走査線を間引くことにより、奇偶フィールド形式を一致させた二のフィールド信号を出力するフィルタBと、
入力信号である2:1インターレース画像信号に出力信号を1フレーム遅延させた信号を任意の係数比で加算して出力する巡回フィルタと、該巡回フィルタの出力である連続する3フィールドの2:1インターレース画像信号を入力信号とし、第一のフィールド信号と第二のフィールド信号から形成されるフレーム信号および第二のフィールド信号と第三のフィールド信号から形成されるフレーム信号のそれぞれに空間ローパスフィルタをかけて二の順次走査信号を生成した後、該二の順次走査信号のそれぞれに対し1ライン毎に走査線を間引き奇偶フィールド形式を一致させた二のフィールド信号を出力するフィルタとを従属接続させてなるフィルタCと、
連続する4フィールドの2:1インターレース画像信号を入力信号とし、連続する3フィールドの信号とそれぞれの1ライン遅延出力信号を任意の係数比で加算して順次走査信号を出力する時間ローパスフィルタおよび該順次走査信号をフィールド信号に変換する空間ローパスフィルタを従属接続させてなるフィルタを1対備え、該1対のフィルタの連続する3フィールドの入力信号は、第一、第二、第三のフィールド信号または、第二、第三、第四のフィールド信号であり、前記1対のフィルタ出力は、連続する2フィールドの2:1インターレース画像信号であるフィルタDと、
空間ローパスフィルタ出力と、該空間ローパスフィルタ出力の1フィールド遅延出力を、連続する2フィールドの2:1インターレース画像信号として出力するフィルタEとを用い、
前記動きベクトル検出装置の出力である直前のフィールドの動きベクトル検出結果に基づき、直前のフィールド画像全体に大局的な動きがあると判断される場合には、大局的な動きの程度をグローバル・ベクトル検出値として出力し、大局的な動きがないと判断される場合にはグローバル・ベクトル非検出信号を出力するグローバル・ベクトル検出ステップと、
フィルタ処理単位である検出領域毎に該領域が動領域であるか静止領域であるかの判定結果を出力する静動判定ステップと、
フィールド毎に入力画像全体のSN比を判定し、低SN領域であるか高SN領域であるかの判定結果を出力するSN比判定ステップと、
前記グローバル・ベクトル検出結果、検出領域毎の前記直前のフィールドの動きベクトル検出結果、前記静動判定結果および前記SN比判定結果に基づき、前記検出領域毎の切 り替え情報を出力する切り替え情報出力ステップと、
前記検出領域毎の切り替え情報に基づき前記特性の異なるフィルタを切り換えて、一のフィルタ処理結果を前記動きベクトル検出装置に出力するフィルタ切り替えステップと、
を備え、
切り替え情報出力ステップは、
前記検出領域が静止領域かつ高SN領域かつ当該検出領域における前記前フィールドの動きベクトル検出値が“0”である場合にはフィルタAを、
前記検出領域が静止領域かつ低SN領域かつ当該検出領域における前記前フィールドの動きベクトル検出値が“0”かつ“0”以外のグローバル・ベクトルの検出値若しくはグローバル・ベクトルの非検出信号が出力されている場合にはフィルタBを、
前記検出領域が静止領域かつ低SN領域かつ当該検出領域における前記前フィールドの動きベクトル検出値が“0”かつグローバル・ベクトルの検出値が“0”の場合にはフィルタCを、
前記検出領域が静止領域かつ当該検出領域における前記前フィールドの動きベクトル検出値が“0”以外である場合、若しくは、前記検出領域が動領域である場合にはフィルタEを、
選択する切り替え情報を出力する、
ことを特徴とする動きベクトル検出方法。
As a pre-filter connected to the previous stage of the motion vector detection device for images displayed by the interlace scanning method, a plurality of filters having different characteristics for outputting vector detection luminance signals are prepared, and the image in the detection target area of the input moving image When performing motion vector detection by switching and using a filter that outputs a vector detection luminance signal suitable for the characteristics and vector detection method for each detection target region,
As a filter having different characteristics,
A frame signal formed from a first field signal and a second field signal, and a frame formed from a second field signal and a third field signal, using a continuous 3: 1 2: 1 interlaced image signal as an input signal Each of the signals is subjected to a spatial low-pass filter to generate two sequential scanning signals, and then the scanning lines are thinned out for each of the two sequential scanning signals to match the odd-even field format. A filter A for outputting a field signal;
Field obtained by adding and averaging the field signal obtained by averaging the first and third field signals and the second and fourth field signals by using the continuous 5: 1 2: 1 interlaced image signal as an input signal A frame signal formed from the signal and a field signal obtained by averaging the second and fourth field signals and a field signal obtained by averaging the third and fifth field signals. Two field signals in which the odd-even field format is matched by thinning out the scanning line for each line for each of the two sequential scanning signals after generating a spatial scanning low pass filter for each of the two sequential scanning signals. A filter B that outputs
A cyclic filter that adds a signal obtained by delaying an output signal by one frame to a 2: 1 interlaced image signal that is an input signal at an arbitrary coefficient ratio, and 2: 1 of continuous 3 fields that are the output of the cyclic filter. Using an interlaced image signal as an input signal, a spatial low-pass filter is applied to each of the frame signal formed from the first field signal and the second field signal and the frame signal formed from the second field signal and the third field signal. To generate two sequential scanning signals, and then subordinately connect a filter that outputs two field signals in which the scanning lines are thinned out for each line to match the odd / even field format for each of the two sequential scanning signals. Filter C,
A time low-pass filter that uses a continuous 4-field 2: 1 interlaced image signal as an input signal, adds a continuous 3-field signal and each one-line delayed output signal at an arbitrary coefficient ratio, and sequentially outputs a scanning signal; A pair of filters formed by cascade-connecting spatial low-pass filters for converting progressive scanning signals into field signals is provided, and three consecutive field input signals of the pair of filters are first, second, and third field signals. Alternatively, the second, third, and fourth field signals, and the pair of filter outputs includes a filter D that is a 2: 1 interlaced image signal of two consecutive fields, and
There use 1 and a filter E, which is output as an interlaced image signal,: a spatial low-pass filter output, the 1-field delay output of spatial low-pass filter output, two consecutive fields 2
If it is determined that there is a global motion in the entire previous field image based on the motion vector detection result of the previous field, which is the output of the motion vector detection device, the global motion level is determined as a global vector. A global vector detection step that outputs a detection value and outputs a global vector non-detection signal when it is determined that there is no global movement;
A static motion determination step for outputting a determination result of whether the region is a dynamic region or a static region for each detection region which is a filter processing unit;
An SN ratio determining step of determining an SN ratio of the entire input image for each field and outputting a determination result as to whether the input signal is a low SN area or a high SN area;
The global vector detection result, the motion vector detection result of the previous field for each detection region, the movement determination result and on the basis of the SN ratio determination result, switching information output for outputting the toggle information for each of the detection area Steps,
A filter switching step of switching filters having different characteristics based on switching information for each detection region and outputting one filter processing result to the motion vector detection device;
With
The switching information output step
When the detection area is a static area, a high SN area, and the motion vector detection value of the previous field in the detection area is “0”, the filter A is
The detection area is a static area, a low SN area, and a detection value of a global vector other than “0” and “0” in the previous field in the detection area or a non-detection signal of a global vector is output. Filter B if
When the detection region is a static region, a low SN region, and the motion vector detection value of the previous field in the detection region is “0” and the detection value of the global vector is “0”, the filter C is
When the detection area is a static area and the motion vector detection value of the previous field in the detection area is other than “0”, or when the detection area is a moving area, the filter E is
Output the switching information to select,
A motion vector detection method characterized by the above .
飛び越し走査方式で表示される画像の動きベクトル検出装置の前段に接続される前置フィルタとして、ベクトル検出用輝度信号を出力する特性の異なるフィルタを複数用意し、入力動画像の検出対象領域における画像特性およびベクトル検出方法に適したベクトル検出用輝度信号を出力するフィルタを検出対象領域毎に切り換えて使用することにより、動きベクトル検出を行うに際し、
前記特性の異なるフィルタとして、
連続する3フィールドの2:1インターレース画像信号を入力信号とし、第一のフィールド信号と第二のフィールド信号から形成されるフレーム信号および第二のフィールド信号と第三のフィールド信号から形成されるフレーム信号のそれぞれに空間ローパスフィルタをかけて二の順次走査信号を生成した後、該二の順次走査信号のそれぞれに対し1ライン毎に走査線を間引くことにより、奇偶フィールド形式を一致させた二のフィールド信号を出力するフィルタAと、
連続する5フィールドの2:1インターレース画像信号を入力信号とし、第一ならびに第三のフィールド信号を加算平均して得られるフィールド信号と第二ならびに第四のフィールド信号を加算平均して得られるフィールド信号から形成されるフレーム信号および第二ならびに第四のフィールド信号を加算平均して得られるフィールド信号と第三ならびに第五のフィールド信号を加算平均して得られるフィールド信号から形成されるフレーム信号のそれぞれに空間ローパスフィルタをかけて二の順次走査信号を生成した後、該二の順次走査信号のそれぞれに対し1ライン毎に走査線を間引くことにより、奇偶フィールド形式を一致させた二のフィールド信号を出力するフィルタBと、
入力信号である2:1インターレース画像信号に出力信号を1フレーム遅延させた信号を任意の係数比で加算して出力する巡回フィルタと、該巡回フィルタの出力である連続する3フィールドの2:1インターレース画像信号を入力信号とし、第一のフィールド信号と第二のフィールド信号から形成されるフレーム信号および第二のフィールド信号と第三のフィールド信号から形成されるフレーム信号のそれぞれに空間ローパスフィルタをかけて二の順次走査信号を生成した後、該二の順次走査信号のそれぞれに対し1ライン毎に走査線を間引き奇偶フィールド形式を一致させた二のフィールド信号を出力するフィルタとを従属接続させてなるフィルタCと、
連続する4フィールドの2:1インターレース画像信号を入力信号とし、連続する3フィールドの信号とそれぞれの1ライン遅延出力信号を任意の係数比で加算して順次走査信号を出力する時間ローパスフィルタおよび該順次走査信号をフィールド信号に変換する空間ローパスフィルタを従属接続させてなるフィルタを1対備え、該1対のフィルタの連続する3フィールドの入力信号は、第一、第二、第三のフィールド信号または、第二、第三、第四のフィールド信号であり、前記1対のフィルタ出力は、連続する2フィールドの2:1インターレース画像信号であるフィルタDと、
空間ローパスフィルタ出力と、該空間ローパスフィルタ出力の1フィールド遅延出力を、連続する2フィールドの2:1インターレース画像信号として出力するフィルタEとを用い、
前記動きベクトル検出装置の出力である直前のフィールドの動きベクトル検出結果に基づき、直前のフィールド画像全体に大局的な動きがあると判断される場合には、大局的な動きの程度をグローバル・ベクトル検出値として出力し、大局的な動きがないと判断される場合にはグローバル・ベクトル非検出信号を出力するグローバル・ベクトル検出ステップと、
フィルタ処理単位である検出領域毎に該領域が動領域であるか静止領域であるかの判定結果を出力する静動判定ステップと、
フィールド毎に入力画像全体のSN比を判定し、低SN領域であるか高SN領域であるかの判定結果を出力するSN比判定ステップと、
前記グローバル・ベクトル検出結果、検出領域毎の前記直前のフィールドの動きベクトル検出結果、前記静動判定結果および前記SN比判定結果に基づき、前記検出領域毎の切り替え情報を出力する切り替え情報出力ステップと、
前記検出領域毎の切り替え情報に基づき前記特性の異なるフィルタを切り換えて、一のフィルタ処理結果を前記動きベクトル検出装置に出力するフィルタ切り替えステップと、
を備え、
切り替え情報出力ステップは、
前記検出領域が静止領域かつ高SN領域かつ当該検出領域における前フィールドの動きベクトル検出値が“0”である場合にはフィルタAを、
前記検出領域が静止領域かつ低SN領域かつ当該検出領域における前フィールドの動きベクトル検出値が“0”かつ“0”以外のグローバル・ベクトルの検出値若しくはグローバル・ベクトルの非検出信号が出力されている場合にはフィルタBを、
前記検出領域が静止領域かつ低SN領域かつ当該検出領域における前フィールドの動きベクトル検出値が“0”かつグローバル・ベクトルの検出値が“0”の場合にはフィルタCを、
前記検出領域が静止領域かつ当該検出領域における前フィールドの動きベクトル検出値が“0”以外かつグローバル・ベクトルの検出値が“0”若しくはグローバル・ベクトルの非検出信号が出力されている場合にはフィルタDを、
前記検出領域が静止領域かつ当該検出領域における前フィールドの動きベクトル検出値が“0”以外かつ“0”以外のグローバル・ベクトルの検出値が出力されている場合、若しくは、前記検出領域が動領域かつ“0”以外のグローバル・ベクトルの検出値が出力されている場合にはフィルタEを、
前記検出領域が動領域かつグローバル・ベクトルの検出値が“0”若しくはグローバル・ベクトルの非検出信号が出力されている場合にはフィルタDを、
選択する切り替え情報を出力する、
ことを特徴とする、動きベクトル検出方法
As a pre-filter connected to the previous stage of the motion vector detection device for images displayed by the interlace scanning method, a plurality of filters having different characteristics for outputting vector detection luminance signals are prepared, and the image in the detection target area of the input moving image When performing motion vector detection by switching and using a filter that outputs a vector detection luminance signal suitable for the characteristics and vector detection method for each detection target region,
As a filter having different characteristics ,
A frame signal formed from a first field signal and a second field signal, and a frame formed from a second field signal and a third field signal, using a continuous 3: 1 2: 1 interlaced image signal as an input signal Each of the signals is subjected to a spatial low-pass filter to generate two sequential scanning signals, and then the scanning lines are thinned out for each of the two sequential scanning signals to match the odd-even field format. A filter A for outputting a field signal;
Field obtained by adding and averaging the field signal obtained by averaging the first and third field signals and the second and fourth field signals by using the continuous 5: 1 2: 1 interlaced image signal as an input signal A frame signal formed from the signal and a field signal obtained by averaging the second and fourth field signals and a field signal obtained by averaging the third and fifth field signals. Two field signals in which the odd-even field format is matched by thinning out the scanning line for each line for each of the two sequential scanning signals after generating a spatial scanning low pass filter for each of the two sequential scanning signals. A filter B that outputs
A cyclic filter that adds a signal obtained by delaying an output signal by one frame to a 2: 1 interlaced image signal that is an input signal at an arbitrary coefficient ratio, and 2: 1 of continuous 3 fields that are the output of the cyclic filter. Using an interlaced image signal as an input signal, a spatial low-pass filter is applied to each of the frame signal formed from the first field signal and the second field signal and the frame signal formed from the second field signal and the third field signal. To generate two sequential scanning signals, and then subordinately connect a filter that outputs two field signals in which the scanning lines are thinned out for each line to match the odd / even field format for each of the two sequential scanning signals. Filter C,
A time low-pass filter that uses a continuous 4-field 2: 1 interlaced image signal as an input signal, adds a continuous 3-field signal and each one-line delayed output signal at an arbitrary coefficient ratio, and sequentially outputs a scanning signal; A pair of filters formed by cascade-connecting spatial low-pass filters for converting progressive scanning signals into field signals is provided, and three consecutive field input signals of the pair of filters are first, second, and third field signals. Alternatively, the second, third, and fourth field signals, and the pair of filter outputs includes a filter D that is a 2: 1 interlaced image signal of two consecutive fields, and
Using a spatial low-pass filter output and a filter E that outputs a 1-field delayed output of the spatial low-pass filter output as a continuous 2-field 2: 1 interlaced image signal ,
If it is determined that there is a global motion in the entire previous field image based on the motion vector detection result of the previous field, which is the output of the motion vector detection device, the global motion level is determined as a global vector. A global vector detection step that outputs a detection value and outputs a global vector non-detection signal when it is determined that there is no global movement;
A static motion determination step for outputting a determination result of whether the region is a dynamic region or a static region for each detection region which is a filter processing unit;
An SN ratio determining step of determining an SN ratio of the entire input image for each field and outputting a determination result as to whether the input signal is a low SN area or a high SN area;
A switching information output step for outputting switching information for each detection region based on the global vector detection result, the motion vector detection result of the immediately preceding field for each detection region, the static motion determination result, and the SN ratio determination result; ,
A filter switching step of switching filters having different characteristics based on switching information for each detection region and outputting one filter processing result to the motion vector detection device;
With
The switching information output step
When the detection region is a static region, a high SN region, and the motion vector detection value of the previous field in the detection region is “0”, the filter A is
The detection area is a static area, a low SN area, and a motion vector detection value of the previous field in the detection area is “0” and a global vector detection value other than “0” or a global vector non-detection signal is output. If so, filter B
When the detection region is a static region, a low SN region, and the motion vector detection value of the previous field in the detection region is “0” and the detection value of the global vector is “0”, the filter C is
When the detection area is a static area, the motion vector detection value of the previous field in the detection area is other than “0”, the detection value of the global vector is “0”, or a global vector non-detection signal is output Filter D
When the detection region is a static region and a detection value of a global vector other than “0” and a motion vector detection value of the previous field in the detection region is output, or the detection region is a moving region If a detected value of a global vector other than “0” is output, filter E is
When the detection area is a dynamic area and the detection value of the global vector is “0” or the non-detection signal of the global vector is output, the filter D is
Output the switching information to select,
A motion vector detection method characterized by the above .
請求項1または2において、
前記グローバル・ベクトル検出ステップは、
前記検出領域毎の前記直前のフィールドの動きベクトルを、許容誤差範囲内で相互に比較することにより、検出比率の大きい複数のベクトル値とその検出比率を特定し、該複数のベクトル値のうち、一定範囲内に含まれるベクトル値の検出比率の和が一定値を上回る場合に最多検出ベクトルの値をグローバル・ベクトルの検出値として出力し、一定値を下回る場合にはグローバル・ベクトルの非検出信号を出力する、
ことを特徴とする、動きベクトル検出方法
In claim 1 or 2,
The global vector detection step includes:
By comparing the motion vectors of the immediately preceding field for each detection area with each other within an allowable error range, a plurality of vector values having a large detection ratio and its detection ratio are specified, and among the plurality of vector values, When the sum of the detection ratios of vector values within a certain range exceeds a certain value, the value of the most detected vector is output as the detected value of the global vector, and when it falls below a certain value, the non-detected signal of the global vector Output,
A motion vector detection method characterized by the above.
請求項1または2において、
前記静動判定ステップは、
連続する5フィールドの2:1インターレース画像信号のうち、
第一のフィールド信号と第三のフィールド信号、もしくは、第三のフィールド信号と第五のフィールド信号との間では、両者で同一空間位置を占める画素間で、
第二のフィールド信号と第三のフィールド信号、若しくは、第三のフィールド信号と第四のフィールド信号との間では、時間的に前のフィールドの画素と該画素の空間位置に対応する位置の上下いずれかに位置する時間的に後のフィールドの画素間で、
輝度信号レベルの差分の絶対値を、時間的に前のフィールドの画素の水平勾配の絶対値と垂直勾配の絶対値のうち大なる値で除した商が、前記四の場合すべてについて一定値を上回る場合にのみ動画素と判定し、
前記検出領域内での動画素の数が一定値を上回る場合にのみ当該領域を動領域と判定し、一定値を下回る場合は静止領域と判定する、
ことを特徴とする、動きベクトル検出方法。
In claim 1 or 2,
The static motion determination step includes
Among 5 consecutive 2: 1 interlaced image signals,
Between the first field signal and the third field signal, or between the third field signal and the fifth field signal, between the pixels occupying the same spatial position in both,
Between the second field signal and the third field signal, or between the third field signal and the fourth field signal, the pixels in the temporally previous field and the positions corresponding to the spatial positions of the pixels are Between pixels in a temporally later field located anywhere,
The quotient obtained by dividing the absolute value of the difference in luminance signal level by the larger value of the absolute value of the horizontal gradient and the vertical gradient of the pixel in the previous field in time is a constant value in all the above four cases. Only when it exceeds, it is determined as a moving pixel,
Only when the number of moving pixels in the detection area exceeds a certain value, the area is determined as a moving area.
A motion vector detection method characterized by the above.
請求項1または2において、
前記SN比判定ステップは、
前記静動判定手段により静止領域と判定された検出領域の割合が一定値を下回り、かつ、前記グローバル・ベクトルの検出値が“0”の場合には高SN領域と判定し、前記検出領域の割合が一定値を下回り、かつ、“0”以外のグローバル・ベクトルの検出値を有する場合若しくはグローバル・ベクトルの非検出信号が出力されている場合には低SN領域と判定し、
前記静動判定手段により静止領域と判定された検出領域の割合が一定値を上回る場合には、該静止領域と判定された全検出領域内の全画素に対し、1フレーム後の全画素との間で画素毎に輝度信号レベルの差分の絶対値を求め、これらの全平均が一定値を下回る場合に高SN領域と判定し、一定値を上回る場合は低SN領域と判定する、
ことを特徴とする、動きベクトル検出方法。
In claim 1 or 2,
The S / N ratio determining step includes:
When the ratio of the detection area determined as the static area by the static motion determination means is below a certain value and the detection value of the global vector is “0”, it is determined as the high SN area, and the detection area If the ratio is below a certain value and has a detected value of a global vector other than “0”, or if a non-detected signal of a global vector is output, it is determined as a low SN region,
When the ratio of the detection areas determined as still areas by the static motion determination means exceeds a certain value, all the pixels in one detection frame determined as the still area are compared with all the pixels after one frame. The absolute value of the difference of the luminance signal level between each pixel is obtained, and when the total average of these is less than a certain value, it is determined as a high SN region, and when it exceeds a certain value, it is determined as a low SN region.
A motion vector detection method characterized by the above.
飛び越し走査方式で表示される画像の動きベクトル検出装置の前段に接続される前置フィルタにおいて、
入力画像信号がそれぞれ入力される特性の異なるフィルタとして、
連続する3フィールドの2:1インターレース画像信号を入力信号とし、第一のフィールド信号と第二のフィールド信号から形成されるフレーム信号および第二のフィールド信号と第三のフィールド信号から形成されるフレーム信号のそれぞれに空間ローパスフィルタをかけて二の順次走査信号を生成した後、該二の順次走査信号のそれぞれに対し1ライン毎に走査線を間引くことにより、奇偶フィールド形式を一致させた二のフィールド信号を出力するフィルタAと、
連続する5フィールドの2:1インターレース画像信号を入力信号とし、第一ならびに第三のフィールド信号を加算平均して得られるフィールド信号と第二ならびに第四のフィールド信号を加算平均して得られるフィールド信号から形成されるフレーム信号および第二ならびに第四のフィールド信号を加算平均して得られるフィールド信号と第三ならびに第五のフィールド信号を加算平均して得られるフィールド信号から形成されるフレーム信号のそれぞれに空間ローパスフィルタをかけて二の順次走査信号を生成した後、該二の順次走査信号のそれぞれに対し1ライン毎に走査線を間引くことにより、奇偶フィールド形式を一致させた二のフィールド信号を出力するフィルタBと、
入力信号である2:1インターレース画像信号に出力信号を1フレーム遅延させた信号を任意の係数比で加算して出力する巡回フィルタと、該巡回フィルタの出力である連続する3フィールドの2:1インターレース画像信号を入力信号とし、第一のフィールド信号と第二のフィールド信号から形成されるフレーム信号および第二のフィールド信号と第三のフィールド信号から形成されるフレーム信号のそれぞれに空間ローパスフィルタをかけて二の順次走査信号を生成した後、該二の順次走査信号のそれぞれに対し1ライン毎に走査線を間引き奇偶フィールド形式を一致させた二のフィールド信号を出力するフィルタとを従属接続させてなるフィルタCと、
連続する4フィールドの2:1インターレース画像信号を入力信号とし、連続する3フィールドの信号とそれぞれの1ライン遅延出力信号を任意の係数比で加算して順次走査信号を出力する時間ローパスフィルタおよび該順次走査信号をフィールド信号に変換する空間ローパスフィルタを従属接続させてなるフィルタを1対備え、該1対のフィルタの連続する3フィールドの入力信号は、第一、第二、第三のフィールド信号または、第二、第三、第四のフィールド信号であり、前記1対のフィルタ出力は、連続する2フィールドの2:1インターレース画像信号であるフィルタDと、
空間ローパスフィルタ出力と、該空間ローパスフィルタ出力の1フィールド遅延出力を、連続する2フィールドの2:1インターレース画像信号として出力するフィルタEと
を含んだ二以上のフィルタと、
該二以上のフィルタを切り換えて、一のフィルタ処理結果を動きベクトル検出装置に出力するフィルタ切り替え部と、
前記動きベクトル検出装置の出力である直前のフィールドの動きベクトル検出結果に基づき、直前のフィールド画像全体に大局的な動きがあると判断される場合には、大局的な動きの程度をグローバル・ベクトル検出値として出力し、大局的な動きがないと判断される場合にはグローバル・ベクトル非検出信号を出力するグローバル・ベクトル検出手段と、
フィルタ処理単位である検出領域毎に該領域が動領域であるか静止領域であるかの判定結果を出力する静動判定手段と、
フィールド毎に入力画像全体のSN比を判定し、低SN領域であるか高SN領域であるかの判定結果を出力するSN比判定手段と、
前記グローバル・ベクトル検出結果、検出領域毎の前記直前のフィールドの動きベクトル検出結果、前記静動判定結果および前記SN比判定結果に基づき、前記検出領域毎の切り替え情報を前記フィルタ切り替え部に出力する切り替え情報デコーダと
を備え
前記切り替え情報デコーダは、
前記検出領域が静止領域かつ高SN領域かつ当該検出領域における前記前フィールドの動きベクトル検出値が“0”である場合にはフィルタAを、
前記検出領域が静止領域かつ低SN領域かつ当該検出領域における前記前フィールドの動きベクトル検出値が“0”かつ“0”以外のグローバル・ベクトルの検出値若しくはグローバル・ベクトルの非検出信号が出力されている場合にはフィルタBを、
前記検出領域が静止領域かつ低SN領域かつ当該検出領域における前記前フィールドの動きベクトル検出値が“0”かつグローバル・ベクトルの検出値が“0”の場合にはフィルタCを、
前記検出領域が静止領域かつ当該検出領域における前記前フィールドの動きベクトル検出値が“0”以外である場合、若しくは、前記検出領域が動領域である場合にはフィルタEを、
選択する切り替え情報を出力する、
ことを特徴とする動きベクトル検出用適応切り替え型前置フィルタ。
In the pre-filter connected to the front stage of the motion vector detection device of the image displayed by the interlace scanning method,
As a filter with different characteristics to which each input image signal is input,
A frame signal formed from a first field signal and a second field signal, and a frame formed from a second field signal and a third field signal, using a continuous 3: 1 2: 1 interlaced image signal as an input signal Each of the signals is subjected to a spatial low-pass filter to generate two sequential scanning signals, and then the scanning lines are thinned out for each of the two sequential scanning signals to match the odd-even field format. A filter A for outputting a field signal;
Field obtained by adding and averaging the field signal obtained by averaging the first and third field signals and the second and fourth field signals by using the continuous 5: 1 2: 1 interlaced image signal as an input signal A frame signal formed from the signal and a field signal obtained by averaging the second and fourth field signals and a field signal obtained by averaging the third and fifth field signals. Two field signals in which the odd-even field format is matched by thinning out the scanning line for each line for each of the two sequential scanning signals after generating a spatial scanning low pass filter for each of the two sequential scanning signals. A filter B that outputs
A cyclic filter that adds a signal obtained by delaying an output signal by one frame to a 2: 1 interlaced image signal that is an input signal at an arbitrary coefficient ratio, and 2: 1 of continuous 3 fields that are the output of the cyclic filter. Using an interlaced image signal as an input signal, a spatial low-pass filter is applied to each of the frame signal formed from the first field signal and the second field signal and the frame signal formed from the second field signal and the third field signal. To generate two sequential scanning signals, and then subordinately connect a filter that outputs two field signals in which the scanning lines are thinned out for each line to match the odd / even field format for each of the two sequential scanning signals. Filter C,
A time low-pass filter that uses a continuous 4-field 2: 1 interlaced image signal as an input signal, adds a continuous 3-field signal and each one-line delayed output signal at an arbitrary coefficient ratio, and sequentially outputs a scanning signal; A pair of filters formed by cascade-connecting spatial low-pass filters for converting progressive scanning signals into field signals is provided, and three consecutive field input signals of the pair of filters are first, second, and third field signals. Alternatively, the second, third, and fourth field signals, and the pair of filter outputs includes a filter D that is a 2: 1 interlaced image signal of two consecutive fields, and
Two or more filters including a spatial low-pass filter output, and a filter E that outputs a one-field delayed output of the spatial low-pass filter output as a continuous two-field 2: 1 interlaced image signal;
A filter switching unit that switches the two or more filters and outputs one filter processing result to the motion vector detection device;
If it is determined that there is a global motion in the entire previous field image based on the motion vector detection result of the previous field, which is the output of the motion vector detection device, the global motion level is determined as a global vector. A global vector detection means that outputs a detection value and outputs a global vector non-detection signal when it is determined that there is no global movement;
Static motion determination means for outputting a determination result of whether the region is a dynamic region or a static region for each detection region which is a filter processing unit;
SN ratio determination means for determining the SN ratio of the entire input image for each field and outputting a determination result as to whether the input signal is a low SN area or a high SN area;
Based on the global vector detection result, the motion vector detection result of the immediately preceding field for each detection region, the static motion determination result, and the SN ratio determination result, switching information for each detection region is output to the filter switching unit. A switching information decoder ;
Equipped with a,
The switching information decoder
When the detection area is a static area, a high SN area, and the motion vector detection value of the previous field in the detection area is “0”, the filter A is
The detection area is a static area, a low SN area, and a detection value of a global vector other than “0” and “0” in the previous field in the detection area or a non-detection signal of a global vector is output. Filter B if
When the detection region is a static region, a low SN region, and the motion vector detection value of the previous field in the detection region is “0” and the detection value of the global vector is “0”, the filter C is
When the detection area is a static area and the motion vector detection value of the previous field in the detection area is other than “0”, or when the detection area is a moving area, the filter E is
Output the switching information to select,
An adaptive switching pre-filter for motion vector detection , characterized in that
飛び越し走査方式で表示される画像の動きベクトル検出装置の前段に接続される前置フィルタにおいて、
入力画像信号がそれぞれ入力される特性の異なるフィルタとして、
連続する3フィールドの2:1インターレース画像信号を入力信号とし、第一のフィールド信号と第二のフィールド信号から形成されるフレーム信号および第二のフィールド信号と第三のフィールド信号から形成されるフレーム信号のそれぞれに空間ローパスフィルタをかけて二の順次走査信号を生成した後、該二の順次走査信号のそれぞれに対し1ライン毎に走査線を間引くことにより、奇偶フィールド形式を一致させた二のフィールド信号を出力するフィルタAと、
連続する5フィールドの2:1インターレース画像信号を入力信号とし、第一ならびに第三のフィールド信号を加算平均して得られるフィールド信号と第二ならびに第四のフィ ールド信号を加算平均して得られるフィールド信号から形成されるフレーム信号および第二ならびに第四のフィールド信号を加算平均して得られるフィールド信号と第三ならびに第五のフィールド信号を加算平均して得られるフィールド信号から形成されるフレーム信号のそれぞれに空間ローパスフィルタをかけて二の順次走査信号を生成した後、該二の順次走査信号のそれぞれに対し1ライン毎に走査線を間引くことにより、奇偶フィールド形式を一致させた二のフィールド信号を出力するフィルタBと、
入力信号である2:1インターレース画像信号に出力信号を1フレーム遅延させた信号を任意の係数比で加算して出力する巡回フィルタと、該巡回フィルタの出力である連続する3フィールドの2:1インターレース画像信号を入力信号とし、第一のフィールド信号と第二のフィールド信号から形成されるフレーム信号および第二のフィールド信号と第三のフィールド信号から形成されるフレーム信号のそれぞれに空間ローパスフィルタをかけて二の順次走査信号を生成した後、該二の順次走査信号のそれぞれに対し1ライン毎に走査線を間引き奇偶フィールド形式を一致させた二のフィールド信号を出力するフィルタとを従属接続させてなるフィルタCと、
連続する4フィールドの2:1インターレース画像信号を入力信号とし、連続する3フィールドの信号とそれぞれの1ライン遅延出力信号を任意の係数比で加算して順次走査信号を出力する時間ローパスフィルタおよび該順次走査信号をフィールド信号に変換する空間ローパスフィルタを従属接続させてなるフィルタを1対備え、該1対のフィルタの連続する3フィールドの入力信号は、第一、第二、第三のフィールド信号または、第二、第三、第四のフィールド信号であり、前記1対のフィルタ出力は、連続する2フィールドの2:1インターレース画像信号であるフィルタDと、
空間ローパスフィルタ出力と、該空間ローパスフィルタ出力の1フィールド遅延出力を、連続する2フィールドの2:1インターレース画像信号として出力するフィルタEと
を含んだ二以上のフィルタと、
該二以上のフィルタを切り換えて、一のフィルタ処理結果を動きベクトル検出装置に出力するフィルタ切り替え部と、
前記動きベクトル検出装置の出力である直前のフィールドの動きベクトル検出結果に基づき、直前のフィールド画像全体に大局的な動きがあると判断される場合には、大局的な動きの程度をグローバル・ベクトル検出値として出力し、大局的な動きがないと判断される場合にはグローバル・ベクトル非検出信号を出力するグローバル・ベクトル検出手段と、
フィルタ処理単位である検出領域毎に該領域が動領域であるか静止領域であるかの判定結果を出力する静動判定手段と、
フィールド毎に入力画像全体のSN比を判定し、低SN領域であるか高SN領域であるかの判定結果を出力するSN比判定手段と、
前記グローバル・ベクトル検出結果、検出領域毎の前記直前のフィールドの動きベクトル検出結果、前記静動判定結果および前記SN比判定結果に基づき、前記検出領域毎の切り替え情報を前記フィルタ切り替え部に出力する切り替え情報デコーダと、
を備え、
前記切り替え情報デコーダは、
前記検出領域が静止領域かつ高SN領域かつ当該検出領域における前フィールドの動きベクトル検出値が“0”である場合にはフィルタAを、
前記検出領域が静止領域かつ低SN領域かつ当該検出領域における前フィールドの動きベクトル検出値が“0”かつ“0”以外のグローバル・ベクトルの検出値若しくはグローバル・ベクトルの非検出信号が出力されている場合にはフィルタBを、
前記検出領域が静止領域かつ低SN領域かつ当該検出領域における前フィールドの動きベクトル検出値が“0”かつグローバル・ベクトルの検出値が“0”の場合にはフィルタCを、
前記検出領域が静止領域かつ当該検出領域における前フィールドの動きベクトル検出値が“0”以外かつグローバル・ベクトルの検出値が“0”若しくはグローバル・ベクトルの非検出信号が出力されている場合にはフィルタDを、
前記検出領域が静止領域かつ当該検出領域における前フィールドの動きベクトル検出値が“0”以外かつ“0”以外のグローバル・ベクトルの検出値が出力されている場合、若しくは、前記検出領域が動領域かつ“0”以外のグローバル・ベクトルの検出値が出力されている場合にはフィルタEを、
前記検出領域が動領域かつグローバル・ベクトルの検出値が“0”若しくはグローバル・ベクトルの非検出信号が出力されている場合にはフィルタDを、
選択する切り替え情報を出力する
ことを特徴とする動きベクトル検出用適応切り替え型前置フィルタ。
In the pre-filter connected to the front stage of the motion vector detection device of the image displayed by the interlace scanning method,
As a filter with different characteristics to which each input image signal is input,
A frame signal formed from a first field signal and a second field signal, and a frame formed from a second field signal and a third field signal, using a continuous 3: 1 2: 1 interlaced image signal as an input signal Each of the signals is subjected to a spatial low-pass filter to generate two sequential scanning signals, and then the scanning lines are thinned out for each of the two sequential scanning signals to match the odd-even field format. A filter A for outputting a field signal;
Of 5 consecutive fields 2: 1 interlaced image signal of the input signal, obtained by a field signal obtained by the first and third field signals are averaged and the second and fourth field signal averaging A frame signal formed from the field signal obtained by averaging the frame signal formed from the field signal and the second and fourth field signals and the field signal obtained by averaging the third and fifth field signals. Two spatial scan filters are applied to each of the two sequential scanning signals to generate two sequential scanning signals, and then the scanning fields are thinned out for each of the two sequential scanning signals to thereby match the odd-even field format. A filter B for outputting a signal;
A cyclic filter that adds a signal obtained by delaying an output signal by one frame to a 2: 1 interlaced image signal that is an input signal at an arbitrary coefficient ratio, and 2: 1 of continuous 3 fields that are the output of the cyclic filter. Using an interlaced image signal as an input signal, a spatial low-pass filter is applied to each of the frame signal formed from the first field signal and the second field signal and the frame signal formed from the second field signal and the third field signal. To generate two sequential scanning signals, and then subordinately connect a filter that outputs two field signals in which the scanning lines are thinned out for each line to match the odd / even field format for each of the two sequential scanning signals. Filter C,
A time low-pass filter that uses a continuous 4-field 2: 1 interlaced image signal as an input signal, adds a continuous 3-field signal and each one-line delayed output signal at an arbitrary coefficient ratio, and sequentially outputs a scanning signal; A pair of filters formed by cascade-connecting spatial low-pass filters for converting progressive scanning signals into field signals is provided, and three consecutive field input signals of the pair of filters are first, second, and third field signals. Alternatively, the second, third, and fourth field signals, and the pair of filter outputs includes a filter D that is a 2: 1 interlaced image signal of two consecutive fields, and
A spatial low-pass filter output, and a filter E that outputs a 1-field delayed output of the spatial low-pass filter output as a continuous 2-field 2: 1 interlaced image signal;
Two or more filters including
A filter switching unit that switches the two or more filters and outputs one filter processing result to the motion vector detection device;
If it is determined that there is a global motion in the entire previous field image based on the motion vector detection result of the previous field, which is the output of the motion vector detection device, the global motion level is determined as a global vector. A global vector detection means that outputs a detection value and outputs a global vector non-detection signal when it is determined that there is no global movement;
Static motion determination means for outputting a determination result of whether the region is a dynamic region or a static region for each detection region which is a filter processing unit;
SN ratio determination means for determining the SN ratio of the entire input image for each field and outputting a determination result as to whether the input signal is a low SN area or a high SN area;
Based on the global vector detection result, the motion vector detection result of the immediately preceding field for each detection region, the static motion determination result, and the SN ratio determination result, switching information for each detection region is output to the filter switching unit. A switching information decoder;
With
The switching information decoder
When the detection region is a static region, a high SN region, and the motion vector detection value of the previous field in the detection region is “0”, the filter A is
The detection area is a static area, a low SN area, and a motion vector detection value of the previous field in the detection area is “0” and a global vector detection value other than “0” or a global vector non-detection signal is output. If so, filter B
When the detection region is a static region, a low SN region, and the motion vector detection value of the previous field in the detection region is “0” and the detection value of the global vector is “0”, the filter C is
When the detection area is a static area, the motion vector detection value of the previous field in the detection area is other than “0”, the detection value of the global vector is “0”, or a global vector non-detection signal is output Filter D
When the detection region is a static region and a detection value of a global vector other than “0” and a motion vector detection value of the previous field in the detection region is output, or the detection region is a moving region If a detected value of a global vector other than “0” is output, filter E is
When the detection area is a dynamic area and the detection value of the global vector is “0” or the non-detection signal of the global vector is output, the filter D is
Output the switching information to select ,
An adaptive switching pre-filter for motion vector detection , characterized in that
請求項6または7において、
前記グローバル・ベクトル検出手段は、
前記検出領域毎の前記直前のフィールドの動きベクトルを、許容誤差範囲内で相互に比較することにより、検出比率の大きい複数のベクトル値とその検出比率を特定し、該複数のベクトル値のうち、一定範囲内に含まれるベクトル値の検出比率の和が一定値を上回る場合に最多検出ベクトルの値をグローバル・ベクトルの検出値として出力し、一定値を下回る場合にはグローバル・ベクトルの非検出信号を出力する
ことを特徴とする動きベクトル検出用適応切り替え型前置フィルタ。
In claim 6 or 7,
The global vector detection means includes
By comparing the motion vectors of the immediately preceding field for each detection area with each other within an allowable error range, a plurality of vector values having a large detection ratio and its detection ratio are specified, and among the plurality of vector values, When the sum of the detection ratios of vector values within a certain range exceeds a certain value, the value of the most detected vector is output as the detected value of the global vector, and when it falls below a certain value, the non-detected signal of the global vector Output ,
An adaptive switching pre-filter for motion vector detection , characterized in that
請求項6または7において、
前記静動判定手段は、
連続する5フィールドの2:1インターレース画像信号のうち、
第一のフィールド信号と第三のフィールド信号、もしくは、第三のフィールド信号と第五のフィールド信号との間では、両者で同一空間位置を占める画素間で、
第二のフィールド信号と第三のフィールド信号、若しくは、第三のフィールド信号と第四のフィールド信号との間では、時間的に前のフィールドの画素と該画素の空間位置に対応する位置の上下いずれかに位置する時間的に後のフィールドの画素間で、
輝度信号レベルの差分の絶対値を、時間的に前のフィールドの画素の水平勾配の絶対値と垂直勾配の絶対値のうち大なる値で除した商が、前記四の場合すべてについて一定値を上回る場合にのみ動画素と判定し、
前記検出領域内での動画素の数が一定値を上回る場合にのみ当該領域を動領域と判定し、一定値を下回る場合は静止領域と判定する
ことを特徴とする、動きベクトル検出用適応切り替え型前置フィルタ。
In claim 6 or 7,
The static motion determination means includes
Among 5 consecutive 2: 1 interlaced image signals,
Between the first field signal and the third field signal, or between the third field signal and the fifth field signal, between the pixels occupying the same spatial position in both,
Between the second field signal and the third field signal, or between the third field signal and the fourth field signal, the pixels in the temporally previous field and the positions corresponding to the spatial positions of the pixels are Between pixels in a temporally later field located anywhere,
The quotient obtained by dividing the absolute value of the difference in luminance signal level by the larger value of the absolute value of the horizontal gradient and the vertical gradient of the pixel in the previous field in time is a constant value in all the above four cases. Only when it exceeds, it is determined as a moving pixel,
Only when the number of moving pixels in the detection area exceeds a certain value, the area is determined as a moving area .
An adaptive switching pre-filter for motion vector detection, characterized in that
請求項6または7において、
前記SN比判定手段は、
前記静動判定手段により静止領域と判定された検出領域の割合が一定値を下回り、かつ、前記グローバル・ベクトルの検出値が“0”の場合には高SN領域と判定し、前記検出領域の割合が一定値を下回り、かつ、“0”以外のグローバル・ベクトルの検出値を有する場合若しくはグローバル・ベクトルの非検出信号が出力されている場合には低SN領域と判定し、
前記静動判定手段により静止領域と判定された検出領域の割合が一定値を上回る場合には、該静止領域と判定された全検出領域内の全画素に対し、1フレーム後の全画素との間で画素毎に輝度信号レベルの差分の絶対値を求め、これらの全平均が一定値を下回る場合に高SN領域と判定し、一定値を上回る場合は低SN領域と判定する
ことを特徴とする、動きベクトル検出用適応切り替え型前置フィルタ。
In claim 6 or 7,
The SN ratio determining means is
When the ratio of the detection area determined as the static area by the static motion determination means is below a certain value and the detection value of the global vector is “0”, it is determined as the high SN area, and the detection area If the ratio is below a certain value and has a detected value of a global vector other than “0”, or if a non-detected signal of a global vector is output, it is determined as a low SN region,
When the ratio of the detection areas determined as still areas by the static motion determination means exceeds a certain value, all the pixels in one detection frame determined as the still area are compared with all the pixels after one frame. The absolute value of the difference of the luminance signal level between each pixel is obtained, and when the total average of these is less than a certain value, it is determined as a high SN region, and when it exceeds a certain value, it is determined as a low SN region .
An adaptive switching pre-filter for motion vector detection, characterized in that
JP29656595A 1995-11-15 1995-11-15 Motion vector detection method and adaptive switching prefilter for motion vector detection Expired - Fee Related JP3745425B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29656595A JP3745425B2 (en) 1995-11-15 1995-11-15 Motion vector detection method and adaptive switching prefilter for motion vector detection

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29656595A JP3745425B2 (en) 1995-11-15 1995-11-15 Motion vector detection method and adaptive switching prefilter for motion vector detection

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH09139922A JPH09139922A (en) 1997-05-27
JP3745425B2 true JP3745425B2 (en) 2006-02-15

Family

ID=17835198

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP29656595A Expired - Fee Related JP3745425B2 (en) 1995-11-15 1995-11-15 Motion vector detection method and adaptive switching prefilter for motion vector detection

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3745425B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010148037A (en) * 2008-12-22 2010-07-01 Toshiba Corp Moving image playback apparatus, moving image playback method and moving image playback program

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1075147A1 (en) * 1999-08-02 2001-02-07 Koninklijke Philips Electronics N.V. Motion estimation
JP3648446B2 (en) * 2000-11-10 2005-05-18 日本電信電話株式会社 Image coding apparatus and image coding method
JP4102973B2 (en) 2002-04-24 2008-06-18 日本電気株式会社 Encoding method and decoding method of moving image, apparatus and program using the same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010148037A (en) * 2008-12-22 2010-07-01 Toshiba Corp Moving image playback apparatus, moving image playback method and moving image playback program
JP4564564B2 (en) * 2008-12-22 2010-10-20 株式会社東芝 Moving picture reproducing apparatus, moving picture reproducing method, and moving picture reproducing program
US8045620B2 (en) 2008-12-22 2011-10-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Image processing apparatus, image processing method and computer readable medium

Also Published As

Publication number Publication date
JPH09139922A (en) 1997-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6940557B2 (en) Adaptive interlace-to-progressive scan conversion algorithm
US5793435A (en) Deinterlacing of video using a variable coefficient spatio-temporal filter
US6118488A (en) Method and apparatus for adaptive edge-based scan line interpolation using 1-D pixel array motion detection
De Haan et al. Deinterlacing-an overview
US9185431B2 (en) Motion detection device and method, video signal processing device and method and video display device
JP3850071B2 (en) Conversion device and conversion method
US7280155B2 (en) Method and system for converting interlaced formatted video to progressive scan video
EP1143712A2 (en) Method and apparatus for calculating motion vectors
US20030103568A1 (en) Pixel data selection device for motion compensated interpolation and method thereof
KR20040009967A (en) Apparatus and method for deinterlacing
JP2009515384A (en) Method and apparatus for space-time deinterlacing assisted by motion compensation for field-based video
JP5133038B2 (en) Image restoration method and image restoration apparatus
US20090167938A1 (en) Synthesized image detection unit
US7443448B2 (en) Apparatus to suppress artifacts of an image signal and method thereof
JP2001169252A (en) Progressive scanning converter and progressive scanning method
JP3745425B2 (en) Motion vector detection method and adaptive switching prefilter for motion vector detection
Lin et al. Motion adaptive de-interlacing by horizontal motion detection and enhanced ela processing
Lee et al. A motion-adaptive deinterlacer via hybrid motion detection and edge-pattern recognition
JP4179089B2 (en) Motion estimation method for motion image interpolation and motion estimation device for motion image interpolation
JP2004320279A (en) Dynamic image time axis interpolation method and dynamic image time axis interpolation apparatus
US6760376B1 (en) Motion compensated upconversion for video scan rate conversion
GB2277004A (en) Motion compensated video signal processing; motion/no motion flag
JP3389984B2 (en) Progressive scan conversion device and method
EP0648046A2 (en) Method and apparatus for motion compensated interpolation of intermediate fields or frames
JP3721941B2 (en) Scanning line interpolation device

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050112

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050128

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050329

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050819

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20051018

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20051111

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20051117

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091202

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101202

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111202

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121202

Year of fee payment: 7

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees