JP3815166B2 - 動き検出回路 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像の動きを検出する動き検出回路に係り、一例として、ＮＴＳＣ方式やＨＤＴＶ方式のインターレース信号をノンインターレース信号に変換（倍密化）する装置において、走査線補間信号を生成する際、画像の動き部分と静止部分とで補間方法を適応的に切り換えるために必要とされる動き検出信号を生成する動き検出回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＮＴＳＣ信号やＨＤＴＶ信号等のインターレース信号を、フィールドメモリを用いてノンインターレース信号に変換する走査線変換装置がある。インターレース信号をノンインターレース信号に変換する場合、画像が静止している部分には隣接したフィールドの画像を内挿し、画像が動いている部分には、同じフィールド内の上下ラインを平均化したものを内挿して、走査線を補間するのが一般的な手法である。このようにすれば、静止部分のラインフリッカを防止できると共に垂直解像度は増加し、また、動き部分の二重像妨害がなくなる。
【０００３】
このような動き適応処理による走査線変換の場合には、画像の動いている部分と静止している部分の判定、即ち、動き検出回路が必要となる。動き検出回路の例としては、特許第２６４２８４６号公報や特開平５−３００５４１号公報等に記載されている。一般的に、動き検出回路は、１フレーム間の差分に基づくフレーム間動き検出と、１フィールド間の差分に基づくフィールド間動き検出の２つの方法がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
フレーム間動き検出の場合、サンプル点が完全に一致しているので、ノイズ等の影響を除き、静止部分を誤って動き部分と判定することはほとんどないという利点がある。しかし、１フレーム周期でパターンが一致してしまうような画像の動きを検出することは不可能であるという欠点がある。一方、フィールド間動き検出の場合は、１フレーム周期でパターンが一致してしまうような画像の動きを検出できる利点がある。しかし、差分をとるためのサンプル点が一致していないため、垂直高域成分を有する静止部分を動きと判定してしまうという欠点がある。
【０００５】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、フレーム間でパターンが一致する画像の動きを検出することができ、かつ、垂直高域成分を有する静止部分を誤って動きと判定することがなく正確に動きを検出することができる動き検出回路を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するため、
（ａ）インターレース方式の映像信号における動きを検出して動き検出信号を生成する動き検出回路において、前記映像信号の１フレーム間の差分をとることにより第１のフレーム間動き検出信号を生成する第１のフレーム間動き検出信号生成手段と、前記映像信号の１フィールド間の差分をとることによりフィールド間動き検出信号を生成するフィールド間動き検出信号生成手段と、前記第１のフレーム間動き検出信号を時間方向に１フレーム遅延させた信号に相当する１フレーム遅延のフレーム間動き検出信号と前記第１のフレーム間動き検出信号を時間方向に３フィールド遅延させた信号に相当する３フィールド遅延のフレーム間動き検出信号とを少なくとも含み、前記第１のフレーム間動き検出信号を時間方向に１フレーム以上遅延させた信号に相当する第２のフレーム間動き検出信号を生成する第２のフレーム間動き検出信号生成手段と、前記第２のフレーム間動き検出信号が動きありを示す場合に前記フィールド間動き検出信号を出力させ、前記第２のフレーム間動き検出信号が動きなしを示す場合に前記フィールド間動き検出信号を出力させないよう、前記フィールド間動き検出信号の出力のオン・オフを制御するスイッチと、前記第１のフレーム間動き検出信号を第１の入力信号とし、前記スイッチの出力を第２の入力信号とし、少なくとも前記第１及び第２の入力信号を用いて最終的な動き検出信号を生成する動き検出信号生成手段とを備えて構成したことを特徴とする動き検出回路。
（ｂ）インターレース方式の映像信号における動きを検出して動き検出信号を生成する動き検出回路において、前記映像信号の１フレーム間の差分をとることにより第１のフレーム間動き検出信号を生成する第１のフレーム間動き検出信号生成手段と、前記映像信号の１フィールド間の差分をとることによりフィールド間動き検出信号を生成するフィールド間動き検出信号生成手段と、前記第１のフレーム間動き検出信号を時間方向に１フレーム遅延させた信号に相当する１フレーム遅延のフレーム間動き検出信号と前記第１のフレーム間動き検出信号を時間方向に３フィールド遅延させた信号に相当する３フィールド遅延のフレーム間動き検出信号とを少なくとも含み、前記第１のフレーム間動き検出信号を時間方向に１フレーム以上遅延させた信号に相当する第２のフレーム間動き検出信号を生成する第２のフレーム間動き検出信号生成手段と、前記第２のフレーム間動き検出信号の動き検出量が大きいほど前記フィールド間動き検出信号の感度を上げ、前記第２のフレーム間動き検出信号の動き検出量が小さいほど前記フィールド間動き検出信号の感度を下げるよう、前記第２のフレーム間動き検出信号の動き検出量に応じて前記フィールド間動き検出信号を適応的に可変させる感度制御回路と、
前記第１のフレーム間動き検出信号を第１の入力信号とし、前記感度制御回路の出力を第２の入力信号とし、少なくとも前記第１及び第２の入力信号を用いて最終的な動き検出信号を生成する動き検出信号生成手段とを備えて構成したことを特徴とする動き検出回路。
（ｃ）インターレース方式の映像信号における動きを検出して動き検出信号を生成する動き検出回路において、前記映像信号の１フレーム間の差分をとることにより第１のフレーム間動き検出信号を生成する第１のフレーム間動き検出信号生成手段と、前記映像信号の１フィールド間の差分をとることによりフィールド間動き検出信号を生成するフィールド間動き検出信号生成手段と、前記第１のフレーム間動き検出信号を時間方向に１フレーム遅延させた信号に相当する１フレーム遅延のフレーム間動き検出信号と前記第１のフレーム間動き検出信号を時間方向に３フィールド遅延させた信号に相当する３フィールド遅延のフレーム間動き検出信号とを少なくとも含み、前記第１のフレーム間動き検出信号を時間方向に１フレーム以上遅延させた信号に相当する第２のフレーム間動き検出信号を生成する第２のフレーム間動き検出信号生成手段と、前記第２のフレーム間動き検出信号が動きありを示す場合に前記フィールド間動き検出信号生成手段が前記フィールド間動き検出信号を生成する際の帯域幅をより広帯域にし、前記第２のフレーム間動き検出信号が動きなしを示す場合に前記帯域幅をより狭帯域にするよう、前記フィールド間動き検出信号を 生成する際の帯域幅を調整する垂直ローパスフィルタと、前記第１のフレーム間動き検出信号を第１の入力信号とし、前記垂直ローパスフィルタによって帯域幅が調整されて生成された前記フィールド間動き検出信号を第２の入力信号とし、少なくとも前記第１及び第２の入力信号を用いて最終的な動き検出信号を生成する動き検出信号生成手段とを備えて構成したことを特徴とする動き検出回路。
を提供する。
以上の（ａ）〜（ｃ）において、前記第１のフレーム間動き検出信号を１フィールド遅延させて１フィールド遅延のフレーム間動き検出信号である第３のフレーム間動き検出信号を生成する第３のフレーム間動き検出信号生成手段をさらに備え、前記動き検出信号生成手段は、前記第１及び第２の入力信号に加えて前記第３のフレーム間動き検出信号を用いて最終的な動き検出信号を生成することが好ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の動き検出回路について、添付図面を参照して説明する。図１は本発明の動き検出回路の第１実施例を示すブロック図、図２は本発明の動き検出回路の動作を説明するための図、図３は本発明の動き検出回路の第２実施例を示すブロック図、図４は本発明の動き検出回路の第３実施例を示すブロック図、図５は本発明の動き検出回路の第４実施例を示すブロック図、図６は本発明の動き検出回路の第５実施例を示すブロック図である。なお、図３〜図６において、図１と同一部分には同一符号を付し、説明を適宜省略する。
【０００８】
＜第１実施例＞
図１において、入力端子１には、インターレース信号である映像信号ｓ０が入力される。信号ｓ０は、フィールドメモリ１１，１２によってそれぞれ１フィールド遅延され、フィールドメモリ１１からは信号ｓ１が出力され、フィールドメモリ１２からは信号ｓ２が出力される。入力された映像信号が走査線数１１２５本インターレース方式の場合、フィールドメモリ１１による遅延量は５６２ライン、フィールドメモリ１２による遅延量は５６３ラインとする。
【０００９】
減算器２１は、現在フィールドの信号である信号ｓ０と１フレーム遅延した信号である信号ｓ２とを減算し、絶対値回路２２は、減算器２１の出力を絶対値化して信号ｄ０２を出力する。これにより、１フレーム間の動きが検出される。平均値回路１４は、信号ｓ１とこの信号ｓ１をラインメモリ１３によって１ライン遅延した信号ｓ１ｄとを平均値化して、信号ｓ１ａを出力する。減算器３１は、信号ｓ０と信号ｓ１ａとを減算し、絶対値回路３２は、減算器３１の出力を絶対値化して信号ｄ０１を出力する。これにより、１フィールド間の動きが検出される。信号ｄ０１はスイッチ４１に入力される。
【００１０】
フレーム間動き検出信号である信号ｄ０２は、前述のように、サンプル点が一致している状態で差分をとっているので、静止部分を誤って動きとして判定することはない。しかし、フィールド間動き検出信号である信号ｄ０１は、サンプル点が一致していないので、現在フィールドの信号と、上下にずれたラインの信号を平均化したものとの差分をとっており、静止部分を誤って動きと判定することがある。
【００１１】
そこで、本発明においては、フレーム間動き検出信号ｄ０２をフィールドメモリ２３，２４によって１フレーム遅延させた信号ｄ２４と、これをさらにフィールドメモリ２５によって１フィールド遅延（信号ｄ０２に対して３フィールド遅延）させた信号ｄ３５のいずれかかが有値（動き判定）の場合、スイッチ４１をオンにしてフィールド間動き検出信号ｄ０１を通すように制御する。信号ｄ２４，ｄ３５のいずれも０（静止判定）の場合、スイッチ４１をオフにしてフィールド間動き検出信号ｄ０１を通さないように制御する。
【００１２】
最大値検出回路５１には、フレーム間動き検出信号ｄ０２と、この信号をフィールドメモリ２３で１フィールド遅延した信号ｄ１３と、スイッチ４１より出力された信号ｄ０１ｓとが入力される。この信号ｄ０１ｓは、上記のように、スイッチ４１のオン・オフ制御により、フィールド間動き検出信号ｄ０１そのままの場合もあるし、無信号（０）の場合もある。最大値検出回路５１は、これら信号ｄ０２，ｄ１３，ｄ０１ｓの最大値を検出して、その最大値のものを最終的な動き検出信号ｋとして出力する。動き検出信号ｋは、出力端子１００より出力される。最大値検出回路５１の代わりに、入力された信号を混合して最終的な動き検出信号ｋを出力するものであってもよい。この場合、混合の仕方は任意である。
【００１３】
ここで、図１の動作について図２を用いてさらに詳細に説明する。図２において、（ａ）は現在フィールドの画像、（ｂ）は１フィールド前の画像、（ｃ）は１フレーム前の画像、（ｄ）は３フィールド前の画像、（ｅ）は２フレーム前の画像、（ｆ）は５フィールド前の画像の信号をそれぞれ示したものである。また、（ｇ），（ｈ），（ｉ），（ｊ）はそれぞれフレーム間動き検出信号ｄ０２，ｄ１３，ｄ２４，ｄ３５を示したものである。また、（ｋ）はフィールド間動き検出信号ｄ０１を、（ｌ）はスイッチ４１により制御を受けたフィールド間動き検出信号ｄ０１ｓを、（ｍ）は最終的な動き検出信号ｋを示したものである。
【００１４】
この例では、図２（ａ）に示す現在フィールドの物体Ｂと図２（ｃ）に示す１フレーム前の物体Ａのパターンが一致しているため、図２（ｇ）に示すように、フレーム間動き検出信号ｄ０２において動きと判定すべき波線部分が検出されていない。一方、図２（ｋ）に示すように、フィールド間動き検出信号ｄ０１では動きとして検出されている。但し、フィールド間動き検出信号ｄ０１では、静止部分も動きとして判定してしまう可能性があるため、そのまま使用することは望ましくない。
【００１５】
さらに、この例では、物体Ｃが垂直高域成分を含んでいる場合を想定している。この場合、物体Ｃが静止しているにもかかわらず、図２（ｋ）に示すように、フィールド間動き検出信号ｄ０１が現れてしまう。
【００１６】
そこで、本発明においては、フレーム間動き検出信号ｄ０２をテンポラル（時間）方向に２フィールド，３フィールド遅延させ、これらの遅延したフレーム間動き検出信号ｄ２４，ｄ３５が動きとして判定されているときだけ、フィールド間動き検出信号ｄ０１を通すように制御して、フィールド間動き検出信号ｄ０１ｓを得る。そして、このフィールド間動き検出信号ｄ０１ｓとフレーム間動き検出信号ｄ０２，ｄ１３の最大値（もしくは混合値）を最終的な動き検出信号ｋとすれば、フレーム間でパターンが一致してしまうような画像の場合にも、動画として判定できるのである。なお、パターンが一致する例としては、複数個の同じ物体が同時に動いた場合、縞模様の画像が動いた場合等がある。
【００１７】
図２の例では、（ｍ）に示す動き検出信号ｋの内、ｐ０，ｐ１，ｐ４，ｐ５の位置における動き検出は、フレーム間の差分に基づく動き検出であり、ｐ２，ｐ３の位置における動き検出は、フィールド間の差分に基づく動き検出である。ノンインターレース信号への変換を行う場合の走査線補間として、現在フィールドの画像と１フィールド遅延した画像とで静止画を生成するためには、最低限ｐ０〜ｐ３の位置において動き検出がなされていることが必要である。本実施例では、最低限必要なｐ０〜ｐ３の位置において動きが検出されている。また、ｐ６の位置には元々フィールド間の差分が現れていたが、本発明によって誤った動き検出が抑圧されている。
【００１８】
最大値検出回路５１に信号ｄ１３を入力するのは、ｐ１の位置においても動きを検出するためである。動き検出信号ｋを生成するのに、信号ｄ１３を用いるのは好ましい実施形態であるが、場合によっては信号ｄ０２，ｄ０１ｓのみを最大値検出回路５１に入力し、動き検出信号ｋを生成してもよい。
【００１９】
＜第２実施例＞
図３に示す第２実施例において、図１と異なる点は、スイッチ４１の代わりに感度制御回路４２を用いたことである。この場合、フレーム間動き検出信号ｄ２４，ｄ３５の動き検出量が大きいとき、フィールド間動き検出信号ｄ０１のゲイン（感度）を上げ、フレーム間動き検出信号ｄ２４，ｄ３５の動き検出量が小さいとき、フィールド間動き検出信号ｄ０１のゲインを下げるように調整制御する。なお、フレーム間動き検出信号ｄ２４，ｄ３５の一方のみ大きいときでも、フィールド間動き検出信号ｄ０１のゲインを上げる。フレーム間動き検出信号ｄ２４，ｄ３５の双方が小さいときは、フィールド間動き検出信号ｄ０１のゲインを下げる。
【００２０】
感度制御回路４２の出力はフレーム間動き検出信号ｄ２４，ｄ３５の動き検出量に応じて適応的に大小に可変され、フィールド間動き検出信号ｄ０１ｓとして出力される。第２実施例では、単純な２値的な制御でなく、より滑らかな動き検出が期待できる。なお、ここでの信号ｄ０１ｓは、図１における信号ｄ０１ｓとは同じではないが、便宜上、同一の符号を用いている。
【００２１】
＜第３実施例＞
図４に示す第３実施例において、図１と異なる点は、減算器３１と絶対値回路３２との間に、帯域幅の特性を可変することができる垂直ローパスフィルタ（垂直ＬＰＦ）３３を設け、スイッチ４０１を省いたことである。フィールド間の動き検出は垂直高域成分の高い画像部分では、静止部分でも動き検出されやすいという特性を持つ。そこで、フレーム間動き検出信号ｄ０２を１フレーム遅延した信号ｄ２４や３フィールド遅延した信号ｄ３５が存在しないときには、垂直ＬＰＦ３３を狭帯域にして、静止部分に対する誤った動き検出がなされないようにする。信号ｄ２４や信号ｄ３５が存在するときには、垂直ＬＰＦ３３を広帯域もしくはスルーにしてフィールド間の動き検出がされやすくなるようにする。
【００２２】
このようにすると、フレーム間のパターンの一致が連続的に起きた場合にも、垂直低域の部分に対するフィールド間の動きを検出することができる。垂直ＬＰＦ３３を絶対値回路３２の前段に設けることにより、フィールド間動き検出信号を生成する際にその帯域幅を的確に調整することが可能となる。なお、ここでの信号ｄ０１ｓは、図１における信号ｄ０１ｓとは同じではないが、便宜上、同一の符号を用いている。
【００２３】
＜第４実施例＞
図５に示す第４実施例において、図１と異なる点は、フレーム間動き検出信号ｄ０２のテンポラル方向への遅延を、フィールドメモリ２６，２７を設けることによってさらに増やしたことである。スイッチ４１には、フレーム間動き検出信号ｄ２４，ｄ３５だけでなく、現在フィールドから３フレーム遅延したフレーム間動き検出信号ｄ４６と、７フィールド遅延したフレーム間動き検出信号ｄ５７を入力し、図１と同様、スイッチ４１をオン・オフ制御する。第４実施例では、パターンの一致する部分が図２に示した場合よりも多く連続的に発生した場合にも、正確に動きを検出することができる。スイッチ４１の代わりに、感度制御回路４２や垂直ＬＰＦ３３を用いてもよい。
【００２４】
＜第５実施例＞
図６に示す第５実施例において、図１と異なる点は、フィールドメモリ２４，２５の直列回路の代わりに、フィールドメモリ２４の出力を乗算器（減衰器）２９によって減衰させ、最大値検出回路２８へとフィードバックさせる構成としたことである。図６において、フィールドメモリ２３の出力は最大値検出回路２８に入力される。最大値検出回路２８は、フィールドメモリ２３の出力と乗算器２９の出力の内、大きい方の値を選択してフィールドメモリ２４に入力する。フィールドメモリ２４の出力は乗算器２９によって１未満の減衰係数が乗じられて最大値検出回路２８に入力される。フィールドメモリ２４の出力は、スイッチ４１のオン・オフ制御に用いられる。ここでも、最大値検出回路２８の代わりに混合回路を用いてもよい。
【００２５】
このようにすると、フィールドメモリ２５を省略することができるので、コストを削減することが可能となる。図５の第４実施例のように、フレーム間動き検出信号ｄ０２の遅延手段として、多くのフィールドメモリを用いた構成において、この第５実施例のような構成とすれば、フィールドメモリの削減、コストの削減に特に効果的である。なお、乗算器２９における減衰係数が大きければ、フィールドメモリ２４の出力は減衰しにくくなり、これは、複数のフィールドメモリを縦続接続したものと実質的に等価となる。
【００２６】
以上のように、本発明においては、フレーム間の動きが検出されにくいフレーム間でパターンが一致している部分に対して、過去にフレーム間の動きが検出された形跡がある場合に対して、フィールド間の動き検出を働かせたり、あるいは、その感度を高めたり、垂直帯域を広くすることによって動き検出されるようにする。逆に、過去のフレーム間に基づく動き検出の情報によってフィールド間の動き検出を制御することにより、サンプル点が一致していないフィールド間の差分に基づく動き検出で引き起こしやすい静止した部分を誤って動きとして判定してしまうことを防いでいる。
【００２７】
本実施例では、フレーム間動き検出信号ｄ０２をフィールドメモリ２３〜２５もしくは２３〜２７によって遅延して、スイッチ４１等の制御信号となるフレーム間動き検出信号ｄ２４，ｄ３５，ｄ４６，ｄ５７を生成しているが、画像データそのものを遅延して、遅延した信号の差分をとることによって、フレーム間動き検出信号ｄ２４，ｄ３５，ｄ４６，ｄ５７を直接生成してもよい。即ち、フレーム間動き検出信号ｄ０２を１フィールド以上遅延した信号に相当する遅延フレーム間動き検出信号を生成すればよい。本実施例では、好ましい実施形態として、１フレーム遅延したフレーム間動き検出信号ｄ２４と、さらにこれを１フィールド遅延したフレーム間動き検出信号ｄ３５を用いているが、遅延フレーム間動き検出信号は、フレーム間動き検出信号ｄ０２を１フィールド以上遅延した１または複数の信号であればよい。
【００２８】
本発明は以上説明した第１〜第５実施例に限定されることはなく、フレーム間の差分に基づく動き検出信号を１フレーム以上遅延させた信号によって、フィールド間の差分に基づく動き検出を制御するものは、全て本発明の範囲内である。動き検出の精度を高めるために、本発明の動き検出回路と他の動き検出回路と組み合わせて用いることも可能である。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、フレーム間でパターンが一致する画像の動きを検出することができ、かつ、垂直高域成分を有する静止部分を誤って動きと判定することがなく正確に動きを検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示すブロック図である。
【図２】本発明の動作を説明するための図である。
【図３】本発明の第２実施例を示すブロック図である。
【図４】本発明の第３実施例を示すブロック図である。
【図５】本発明の第４実施例を示すブロック図である。
【図６】本発明の第５実施例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１，１２，２３〜２７ フィールドメモリ
１３ ラインメモリ
１４ 平均値回路
２１，３１ 減算器
２２，３２ 絶対値回路
２８ 最大値検出回路
２９ 乗算器（減衰器）
３３ 垂直ローパスフィルタ
４１ スイッチ
４２ 感度制御回路
５１ 最大値検出回路（動き検出信号生成手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像の動きを検出する動き検出回路に係り、一例として、ＮＴＳＣ方式やＨＤＴＶ方式のインターレース信号をノンインターレース信号に変換（倍密化）する装置において、走査線補間信号を生成する際、画像の動き部分と静止部分とで補間方法を適応的に切り換えるために必要とされる動き検出信号を生成する動き検出回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＮＴＳＣ信号やＨＤＴＶ信号等のインターレース信号を、フィールドメモリを用いてノンインターレース信号に変換する走査線変換装置がある。インターレース信号をノンインターレース信号に変換する場合、画像が静止している部分には隣接したフィールドの画像を内挿し、画像が動いている部分には、同じフィールド内の上下ラインを平均化したものを内挿して、走査線を補間するのが一般的な手法である。このようにすれば、静止部分のラインフリッカを防止できると共に垂直解像度は増加し、また、動き部分の二重像妨害がなくなる。
【０００３】
このような動き適応処理による走査線変換の場合には、画像の動いている部分と静止している部分の判定、即ち、動き検出回路が必要となる。動き検出回路の例としては、特許第２６４２８４６号公報や特開平５−３００５４１号公報等に記載されている。一般的に、動き検出回路は、１フレーム間の差分に基づくフレーム間動き検出と、１フィールド間の差分に基づくフィールド間動き検出の２つの方法がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
フレーム間動き検出の場合、サンプル点が完全に一致しているので、ノイズ等の影響を除き、静止部分を誤って動き部分と判定することはほとんどないという利点がある。しかし、１フレーム周期でパターンが一致してしまうような画像の動きを検出することは不可能であるという欠点がある。一方、フィールド間動き検出の場合は、１フレーム周期でパターンが一致してしまうような画像の動きを検出できる利点がある。しかし、差分をとるためのサンプル点が一致していないため、垂直高域成分を有する静止部分を動きと判定してしまうという欠点がある。
【０００５】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、フレーム間でパターンが一致する画像の動きを検出することができ、かつ、垂直高域成分を有する静止部分を誤って動きと判定することがなく正確に動きを検出することができる動き検出回路を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するため、
（ａ）インターレース方式の映像信号における動きを検出して動き検出信号を生成する動き検出回路において、前記映像信号の１フレーム間の差分をとることにより第１のフレーム間動き検出信号を生成する第１のフレーム間動き検出信号生成手段と、前記映像信号の１フィールド間の差分をとることによりフィールド間動き検出信号を生成するフィールド間動き検出信号生成手段と、前記第１のフレーム間動き検出信号を時間方向に１フレーム遅延させた信号に相当する１フレーム遅延のフレーム間動き検出信号と前記第１のフレーム間動き検出信号を時間方向に３フィールド遅延させた信号に相当する３フィールド遅延のフレーム間動き検出信号とを少なくとも含み、前記第１のフレーム間動き検出信号を時間方向に１フレーム以上遅延させた信号に相当する第２のフレーム間動き検出信号を生成する第２のフレーム間動き検出信号生成手段と、前記第２のフレーム間動き検出信号が動きありを示す場合に前記フィールド間動き検出信号を出力させ、前記第２のフレーム間動き検出信号が動きなしを示す場合に前記フィールド間動き検出信号を出力させないよう、前記フィールド間動き検出信号の出力のオン・オフを制御するスイッチと、前記第１のフレーム間動き検出信号を第１の入力信号とし、前記スイッチの出力を第２の入力信号とし、少なくとも前記第１及び第２の入力信号を用いて最終的な動き検出信号を生成する動き検出信号生成手段とを備えて構成したことを特徴とする動き検出回路。
（ｂ）インターレース方式の映像信号における動きを検出して動き検出信号を生成する動き検出回路において、前記映像信号の１フレーム間の差分をとることにより第１のフレーム間動き検出信号を生成する第１のフレーム間動き検出信号生成手段と、前記映像信号の１フィールド間の差分をとることによりフィールド間動き検出信号を生成するフィールド間動き検出信号生成手段と、前記第１のフレーム間動き検出信号を時間方向に１フレーム遅延させた信号に相当する１フレーム遅延のフレーム間動き検出信号と前記第１のフレーム間動き検出信号を時間方向に３フィールド遅延させた信号に相当する３フィールド遅延のフレーム間動き検出信号とを少なくとも含み、前記第１のフレーム間動き検出信号を時間方向に１フレーム以上遅延させた信号に相当する第２のフレーム間動き検出信号を生成する第２のフレーム間動き検出信号生成手段と、前記第２のフレーム間動き検出信号の動き検出量が大きいほど前記フィールド間動き検出信号の感度を上げ、前記第２のフレーム間動き検出信号の動き検出量が小さいほど前記フィールド間動き検出信号の感度を下げるよう、前記第２のフレーム間動き検出信号の動き検出量に応じて前記フィールド間動き検出信号を適応的に可変させる感度制御回路と、
前記第１のフレーム間動き検出信号を第１の入力信号とし、前記感度制御回路の出力を第２の入力信号とし、少なくとも前記第１及び第２の入力信号を用いて最終的な動き検出信号を生成する動き検出信号生成手段とを備えて構成したことを特徴とする動き検出回路。
（ｃ）インターレース方式の映像信号における動きを検出して動き検出信号を生成する動き検出回路において、前記映像信号の１フレーム間の差分をとることにより第１のフレーム間動き検出信号を生成する第１のフレーム間動き検出信号生成手段と、前記映像信号の１フィールド間の差分をとることによりフィールド間動き検出信号を生成するフィールド間動き検出信号生成手段と、前記第１のフレーム間動き検出信号を時間方向に１フレーム遅延させた信号に相当する１フレーム遅延のフレーム間動き検出信号と前記第１のフレーム間動き検出信号を時間方向に３フィールド遅延させた信号に相当する３フィールド遅延のフレーム間動き検出信号とを少なくとも含み、前記第１のフレーム間動き検出信号を時間方向に１フレーム以上遅延させた信号に相当する第２のフレーム間動き検出信号を生成する第２のフレーム間動き検出信号生成手段と、前記第２のフレーム間動き検出信号が動きありを示す場合に前記フィールド間動き検出信号生成手段が前記フィールド間動き検出信号を生成する際の帯域幅をより広帯域にし、前記第２のフレーム間動き検出信号が動きなしを示す場合に前記帯域幅をより狭帯域にするよう、前記フィールド間動き検出信号を 生成する際の帯域幅を調整する垂直ローパスフィルタと、前記第１のフレーム間動き検出信号を第１の入力信号とし、前記垂直ローパスフィルタによって帯域幅が調整されて生成された前記フィールド間動き検出信号を第２の入力信号とし、少なくとも前記第１及び第２の入力信号を用いて最終的な動き検出信号を生成する動き検出信号生成手段とを備えて構成したことを特徴とする動き検出回路。
を提供する。
以上の（ａ）〜（ｃ）において、前記第１のフレーム間動き検出信号を１フィールド遅延させて１フィールド遅延のフレーム間動き検出信号である第３のフレーム間動き検出信号を生成する第３のフレーム間動き検出信号生成手段をさらに備え、前記動き検出信号生成手段は、前記第１及び第２の入力信号に加えて前記第３のフレーム間動き検出信号を用いて最終的な動き検出信号を生成することが好ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の動き検出回路について、添付図面を参照して説明する。図１は本発明の動き検出回路の第１実施例を示すブロック図、図２は本発明の動き検出回路の動作を説明するための図、図３は本発明の動き検出回路の第２実施例を示すブロック図、図４は本発明の動き検出回路の第３実施例を示すブロック図、図５は本発明の動き検出回路の第４実施例を示すブロック図、図６は本発明の動き検出回路の第５実施例を示すブロック図である。なお、図３〜図６において、図１と同一部分には同一符号を付し、説明を適宜省略する。
【０００８】
＜第１実施例＞
図１において、入力端子１には、インターレース信号である映像信号ｓ０が入力される。信号ｓ０は、フィールドメモリ１１，１２によってそれぞれ１フィールド遅延され、フィールドメモリ１１からは信号ｓ１が出力され、フィールドメモリ１２からは信号ｓ２が出力される。入力された映像信号が走査線数１１２５本インターレース方式の場合、フィールドメモリ１１による遅延量は５６２ライン、フィールドメモリ１２による遅延量は５６３ラインとする。
【０００９】
減算器２１は、現在フィールドの信号である信号ｓ０と１フレーム遅延した信号である信号ｓ２とを減算し、絶対値回路２２は、減算器２１の出力を絶対値化して信号ｄ０２を出力する。これにより、１フレーム間の動きが検出される。平均値回路１４は、信号ｓ１とこの信号ｓ１をラインメモリ１３によって１ライン遅延した信号ｓ１ｄとを平均値化して、信号ｓ１ａを出力する。減算器３１は、信号ｓ０と信号ｓ１ａとを減算し、絶対値回路３２は、減算器３１の出力を絶対値化して信号ｄ０１を出力する。これにより、１フィールド間の動きが検出される。信号ｄ０１はスイッチ４１に入力される。
【００１０】
フレーム間動き検出信号である信号ｄ０２は、前述のように、サンプル点が一致している状態で差分をとっているので、静止部分を誤って動きとして判定することはない。しかし、フィールド間動き検出信号である信号ｄ０１は、サンプル点が一致していないので、現在フィールドの信号と、上下にずれたラインの信号を平均化したものとの差分をとっており、静止部分を誤って動きと判定することがある。
【００１１】
そこで、本発明においては、フレーム間動き検出信号ｄ０２をフィールドメモリ２３，２４によって１フレーム遅延させた信号ｄ２４と、これをさらにフィールドメモリ２５によって１フィールド遅延（信号ｄ０２に対して３フィールド遅延）させた信号ｄ３５のいずれかかが有値（動き判定）の場合、スイッチ４１をオンにしてフィールド間動き検出信号ｄ０１を通すように制御する。信号ｄ２４，ｄ３５のいずれも０（静止判定）の場合、スイッチ４１をオフにしてフィールド間動き検出信号ｄ０１を通さないように制御する。
【００１２】
最大値検出回路５１には、フレーム間動き検出信号ｄ０２と、この信号をフィールドメモリ２３で１フィールド遅延した信号ｄ１３と、スイッチ４１より出力された信号ｄ０１ｓとが入力される。この信号ｄ０１ｓは、上記のように、スイッチ４１のオン・オフ制御により、フィールド間動き検出信号ｄ０１そのままの場合もあるし、無信号（０）の場合もある。最大値検出回路５１は、これら信号ｄ０２，ｄ１３，ｄ０１ｓの最大値を検出して、その最大値のものを最終的な動き検出信号ｋとして出力する。動き検出信号ｋは、出力端子１００より出力される。最大値検出回路５１の代わりに、入力された信号を混合して最終的な動き検出信号ｋを出力するものであってもよい。この場合、混合の仕方は任意である。
【００１３】
ここで、図１の動作について図２を用いてさらに詳細に説明する。図２において、（ａ）は現在フィールドの画像、（ｂ）は１フィールド前の画像、（ｃ）は１フレーム前の画像、（ｄ）は３フィールド前の画像、（ｅ）は２フレーム前の画像、（ｆ）は５フィールド前の画像の信号をそれぞれ示したものである。また、（ｇ），（ｈ），（ｉ），（ｊ）はそれぞれフレーム間動き検出信号ｄ０２，ｄ１３，ｄ２４，ｄ３５を示したものである。また、（ｋ）はフィールド間動き検出信号ｄ０１を、（ｌ）はスイッチ４１により制御を受けたフィールド間動き検出信号ｄ０１ｓを、（ｍ）は最終的な動き検出信号ｋを示したものである。
【００１４】
この例では、図２（ａ）に示す現在フィールドの物体Ｂと図２（ｃ）に示す１フレーム前の物体Ａのパターンが一致しているため、図２（ｇ）に示すように、フレーム間動き検出信号ｄ０２において動きと判定すべき波線部分が検出されていない。一方、図２（ｋ）に示すように、フィールド間動き検出信号ｄ０１では動きとして検出されている。但し、フィールド間動き検出信号ｄ０１では、静止部分も動きとして判定してしまう可能性があるため、そのまま使用することは望ましくない。
【００１５】
さらに、この例では、物体Ｃが垂直高域成分を含んでいる場合を想定している。この場合、物体Ｃが静止しているにもかかわらず、図２（ｋ）に示すように、フィールド間動き検出信号ｄ０１が現れてしまう。
【００１６】
そこで、本発明においては、フレーム間動き検出信号ｄ０２をテンポラル（時間）方向に２フィールド，３フィールド遅延させ、これらの遅延したフレーム間動き検出信号ｄ２４，ｄ３５が動きとして判定されているときだけ、フィールド間動き検出信号ｄ０１を通すように制御して、フィールド間動き検出信号ｄ０１ｓを得る。そして、このフィールド間動き検出信号ｄ０１ｓとフレーム間動き検出信号ｄ０２，ｄ１３の最大値（もしくは混合値）を最終的な動き検出信号ｋとすれば、フレーム間でパターンが一致してしまうような画像の場合にも、動画として判定できるのである。なお、パターンが一致する例としては、複数個の同じ物体が同時に動いた場合、縞模様の画像が動いた場合等がある。
【００１７】
図２の例では、（ｍ）に示す動き検出信号ｋの内、ｐ０，ｐ１，ｐ４，ｐ５の位置における動き検出は、フレーム間の差分に基づく動き検出であり、ｐ２，ｐ３の位置における動き検出は、フィールド間の差分に基づく動き検出である。ノンインターレース信号への変換を行う場合の走査線補間として、現在フィールドの画像と１フィールド遅延した画像とで静止画を生成するためには、最低限ｐ０〜ｐ３の位置において動き検出がなされていることが必要である。本実施例では、最低限必要なｐ０〜ｐ３の位置において動きが検出されている。また、ｐ６の位置には元々フィールド間の差分が現れていたが、本発明によって誤った動き検出が抑圧されている。
【００１８】
最大値検出回路５１に信号ｄ１３を入力するのは、ｐ１の位置においても動きを検出するためである。動き検出信号ｋを生成するのに、信号ｄ１３を用いるのは好ましい実施形態であるが、場合によっては信号ｄ０２，ｄ０１ｓのみを最大値検出回路５１に入力し、動き検出信号ｋを生成してもよい。
【００１９】
＜第２実施例＞
図３に示す第２実施例において、図１と異なる点は、スイッチ４１の代わりに感度制御回路４２を用いたことである。この場合、フレーム間動き検出信号ｄ２４，ｄ３５の動き検出量が大きいとき、フィールド間動き検出信号ｄ０１のゲイン（感度）を上げ、フレーム間動き検出信号ｄ２４，ｄ３５の動き検出量が小さいとき、フィールド間動き検出信号ｄ０１のゲインを下げるように調整制御する。なお、フレーム間動き検出信号ｄ２４，ｄ３５の一方のみ大きいときでも、フィールド間動き検出信号ｄ０１のゲインを上げる。フレーム間動き検出信号ｄ２４，ｄ３５の双方が小さいときは、フィールド間動き検出信号ｄ０１のゲインを下げる。
【００２０】
感度制御回路４２の出力はフレーム間動き検出信号ｄ２４，ｄ３５の動き検出量に応じて適応的に大小に可変され、フィールド間動き検出信号ｄ０１ｓとして出力される。第２実施例では、単純な２値的な制御でなく、より滑らかな動き検出が期待できる。なお、ここでの信号ｄ０１ｓは、図１における信号ｄ０１ｓとは同じではないが、便宜上、同一の符号を用いている。
【００２１】
＜第３実施例＞
図４に示す第３実施例において、図１と異なる点は、減算器３１と絶対値回路３２との間に、帯域幅の特性を可変することができる垂直ローパスフィルタ（垂直ＬＰＦ）３３を設け、スイッチ４０１を省いたことである。フィールド間の動き検出は垂直高域成分の高い画像部分では、静止部分でも動き検出されやすいという特性を持つ。そこで、フレーム間動き検出信号ｄ０２を１フレーム遅延した信号ｄ２４や３フィールド遅延した信号ｄ３５が存在しないときには、垂直ＬＰＦ３３を狭帯域にして、静止部分に対する誤った動き検出がなされないようにする。信号ｄ２４や信号ｄ３５が存在するときには、垂直ＬＰＦ３３を広帯域もしくはスルーにしてフィールド間の動き検出がされやすくなるようにする。
【００２２】
このようにすると、フレーム間のパターンの一致が連続的に起きた場合にも、垂直低域の部分に対するフィールド間の動きを検出することができる。垂直ＬＰＦ３３を絶対値回路３２の前段に設けることにより、フィールド間動き検出信号を生成する際にその帯域幅を的確に調整することが可能となる。なお、ここでの信号ｄ０１ｓは、図１における信号ｄ０１ｓとは同じではないが、便宜上、同一の符号を用いている。
【００２３】
＜第４実施例＞
図５に示す第４実施例において、図１と異なる点は、フレーム間動き検出信号ｄ０２のテンポラル方向への遅延を、フィールドメモリ２６，２７を設けることによってさらに増やしたことである。スイッチ４１には、フレーム間動き検出信号ｄ２４，ｄ３５だけでなく、現在フィールドから３フレーム遅延したフレーム間動き検出信号ｄ４６と、７フィールド遅延したフレーム間動き検出信号ｄ５７を入力し、図１と同様、スイッチ４１をオン・オフ制御する。第４実施例では、パターンの一致する部分が図２に示した場合よりも多く連続的に発生した場合にも、正確に動きを検出することができる。スイッチ４１の代わりに、感度制御回路４２や垂直ＬＰＦ３３を用いてもよい。
【００２４】
＜第５実施例＞
図６に示す第５実施例において、図１と異なる点は、フィールドメモリ２４，２５の直列回路の代わりに、フィールドメモリ２４の出力を乗算器（減衰器）２９によって減衰させ、最大値検出回路２８へとフィードバックさせる構成としたことである。図６において、フィールドメモリ２３の出力は最大値検出回路２８に入力される。最大値検出回路２８は、フィールドメモリ２３の出力と乗算器２９の出力の内、大きい方の値を選択してフィールドメモリ２４に入力する。フィールドメモリ２４の出力は乗算器２９によって１未満の減衰係数が乗じられて最大値検出回路２８に入力される。フィールドメモリ２４の出力は、スイッチ４１のオン・オフ制御に用いられる。ここでも、最大値検出回路２８の代わりに混合回路を用いてもよい。
【００２５】
このようにすると、フィールドメモリ２５を省略することができるので、コストを削減することが可能となる。図５の第４実施例のように、フレーム間動き検出信号ｄ０２の遅延手段として、多くのフィールドメモリを用いた構成において、この第５実施例のような構成とすれば、フィールドメモリの削減、コストの削減に特に効果的である。なお、乗算器２９における減衰係数が大きければ、フィールドメモリ２４の出力は減衰しにくくなり、これは、複数のフィールドメモリを縦続接続したものと実質的に等価となる。
【００２６】
以上のように、本発明においては、フレーム間の動きが検出されにくいフレーム間でパターンが一致している部分に対して、過去にフレーム間の動きが検出された形跡がある場合に対して、フィールド間の動き検出を働かせたり、あるいは、その感度を高めたり、垂直帯域を広くすることによって動き検出されるようにする。逆に、過去のフレーム間に基づく動き検出の情報によってフィールド間の動き検出を制御することにより、サンプル点が一致していないフィールド間の差分に基づく動き検出で引き起こしやすい静止した部分を誤って動きとして判定してしまうことを防いでいる。
【００２７】
本実施例では、フレーム間動き検出信号ｄ０２をフィールドメモリ２３〜２５もしくは２３〜２７によって遅延して、スイッチ４１等の制御信号となるフレーム間動き検出信号ｄ２４，ｄ３５，ｄ４６，ｄ５７を生成しているが、画像データそのものを遅延して、遅延した信号の差分をとることによって、フレーム間動き検出信号ｄ２４，ｄ３５，ｄ４６，ｄ５７を直接生成してもよい。即ち、フレーム間動き検出信号ｄ０２を１フィールド以上遅延した信号に相当する遅延フレーム間動き検出信号を生成すればよい。本実施例では、好ましい実施形態として、１フレーム遅延したフレーム間動き検出信号ｄ２４と、さらにこれを１フィールド遅延したフレーム間動き検出信号ｄ３５を用いているが、遅延フレーム間動き検出信号は、フレーム間動き検出信号ｄ０２を１フィールド以上遅延した１または複数の信号であればよい。
【００２８】
本発明は以上説明した第１〜第５実施例に限定されることはなく、フレーム間の差分に基づく動き検出信号を１フレーム以上遅延させた信号によって、フィールド間の差分に基づく動き検出を制御するものは、全て本発明の範囲内である。動き検出の精度を高めるために、本発明の動き検出回路と他の動き検出回路と組み合わせて用いることも可能である。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、フレーム間でパターンが一致する画像の動きを検出することができ、かつ、垂直高域成分を有する静止部分を誤って動きと判定することがなく正確に動きを検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示すブロック図である。
【図２】本発明の動作を説明するための図である。
【図３】本発明の第２実施例を示すブロック図である。
【図４】本発明の第３実施例を示すブロック図である。
【図５】本発明の第４実施例を示すブロック図である。
【図６】本発明の第５実施例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１，１２，２３〜２７ フィールドメモリ
１３ ラインメモリ
１４ 平均値回路
２１，３１ 減算器
２２，３２ 絶対値回路
２８ 最大値検出回路
２９ 乗算器（減衰器）
３３ 垂直ローパスフィルタ
４１ スイッチ
４２ 感度制御回路
５１ 最大値検出回路（動き検出信号生成手段）
Claims (4)
- インターレース方式の映像信号における動きを検出して動き検出信号を生成する動き検出回路において、
前記映像信号の１フレーム間の差分をとることにより第１のフレーム間動き検出信号を生成する第１のフレーム間動き検出信号生成手段と、
前記映像信号の１フィールド間の差分をとることによりフィールド間動き検出信号を生成するフィールド間動き検出信号生成手段と、
前記第１のフレーム間動き検出信号を時間方向に１フレーム遅延させた信号に相当する１フレーム遅延のフレーム間動き検出信号と前記第１のフレーム間動き検出信号を時間方向に３フィールド遅延させた信号に相当する３フィールド遅延のフレーム間動き検出信号とを少なくとも含み、前記第１のフレーム間動き検出信号を時間方向に１フレーム以上遅延させた信号に相当する第２のフレーム間動き検出信号を生成する第２のフレーム間動き検出信号生成手段と、
前記第２のフレーム間動き検出信号が動きありを示す場合に前記フィールド間動き検出信号を出力させ、前記第２のフレーム間動き検出信号が動きなしを示す場合に前記フィールド間動き検出信号を出力させないよう、前記フィールド間動き検出信号の出力のオン・オフを制御するスイッチと、
前記第１のフレーム間動き検出信号を第１の入力信号とし、前記スイッチの出力を第２の入力信号とし、少なくとも前記第１及び第２の入力信号を用いて最終的な動き検出信号を生成する動き検出信号生成手段とを備えて構成したことを特徴とする動き検出回路。 - インターレース方式の映像信号における動きを検出して動き検出信号を生成する動き検出回路において、
前記映像信号の１フレーム間の差分をとることにより第１のフレーム間動き検出信号を生成する第１のフレーム間動き検出信号生成手段と、
前記映像信号の１フィールド間の差分をとることによりフィールド間動き検出信号を生成するフィールド間動き検出信号生成手段と、
前記第１のフレーム間動き検出信号を時間方向に１フレーム遅延させた信号に相当する１フレーム遅延のフレーム間動き検出信号と前記第１のフレーム間動き検出信号を時間方向に３フィールド遅延させた信号に相当する３フィールド遅延のフレーム間動き検出信号とを少なくとも含み、前記第１のフレーム間動き検出信号を時間方向に１フレーム以上遅延させた信号に相当する第２のフレーム間動き検出信号を生成する第２のフレーム間動き検出信号生成手段と、
前記第２のフレーム間動き検出信号の動き検出量が大きいほど前記フィールド間動き検出信号の感度を上げ、前記第２のフレーム間動き検出信号の動き検出量が小さいほど前記フィールド間動き検出信号の感度を下げるよう、前記第２のフレーム間動き検出信号の動き検出量に応じて前記フィールド間動き検出信号を適応的に可変させる感度制御回路と、
前記第１のフレーム間動き検出信号を第１の入力信号とし、前記感度制御回路の出力を第２の入力信号とし、少なくとも前記第１及び第２の入力信号を用いて最終的な動き検出信号を生成する動き検出信号生成手段とを備えて構成したことを特徴とする動き検出回路。 - インターレース方式の映像信号における動きを検出して動き検出信号を生成する動き検出回路において、
前記映像信号の１フレーム間の差分をとることにより第１のフレーム間動き検出信号を生成する第１のフレーム間動き検出信号生成手段と、
前記映像信号の１フィールド間の差分をとることによりフィールド間動き検出信号を生成するフィールド間動き検出信号生成手段と、
前記第１のフレーム間動き検出信号を時間方向に１フレーム遅延させた信号に相当する １フレーム遅延のフレーム間動き検出信号と前記第１のフレーム間動き検出信号を時間方向に３フィールド遅延させた信号に相当する３フィールド遅延のフレーム間動き検出信号とを少なくとも含み、前記第１のフレーム間動き検出信号を時間方向に１フレーム以上遅延させた信号に相当する第２のフレーム間動き検出信号を生成する第２のフレーム間動き検出信号生成手段と、
前記第２のフレーム間動き検出信号が動きありを示す場合に前記フィールド間動き検出信号生成手段が前記フィールド間動き検出信号を生成する際の帯域幅をより広帯域にし、前記第２のフレーム間動き検出信号が動きなしを示す場合に前記帯域幅をより狭帯域にするよう、前記フィールド間動き検出信号を生成する際の帯域幅を調整する垂直ローパスフィルタと、
前記第１のフレーム間動き検出信号を第１の入力信号とし、前記垂直ローパスフィルタによって帯域幅が調整されて生成された前記フィールド間動き検出信号を第２の入力信号とし、少なくとも前記第１及び第２の入力信号を用いて最終的な動き検出信号を生成する動き検出信号生成手段とを備えて構成したことを特徴とする動き検出回路。 - 前記第１のフレーム間動き検出信号を１フィールド遅延させて１フィールド遅延のフレーム間動き検出信号である第３のフレーム間動き検出信号を生成する第３のフレーム間動き検出信号生成手段をさらに備え、
前記動き検出信号生成手段は、前記第１及び第２の入力信号に加えて前記第３のフレーム間動き検出信号を用いて最終的な動き検出信号を生成することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の動き検出回路。
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