JP3845456B2 - 動き補正ビデオ信号処理方式 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、動き補正ビデオ信号処理方式に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
動き補正ビデオ信号処理は、テレビジョン標準方式変換やビデオ対フィルム変換の如きビデオ処理の分野で使用されている。以前に提案された動き補正ビデオ処理装置の一例が英国公開特許出願GB−A−2,231,749号に記載されており、これは、入力デジタルビデオ信号の時間的に隣接する映像(フィールド又はフレーム)の対を処理して対応する動きベクトルの組を発生するものである。この処理は映像の別々のブロックについて行われるので、各動きベクトルは夫々のブロックの内容の映像間の動きを表す。該動きベクトルの組は、更に処理されたあと動き補正補間器に供給され、該補間器は、入力映像間の動きを考えに入れながら、入力映像の対から出力映像を補間している。
【0003】
上述の装置では、動きベクトルは次のようにして発生される。第1段階で、時間的に所要の出力映像の前を行く入力映像内の個々のサーチブロックを、時間的に当該出力映像の後に続く入力映像のサーチ区域内の複数のかようなブロックと比較する。各比較毎に、時間的に前後する入力映像の夫々のブロック内の対応する位置にあるピクセル間の絶対輝度差の計算を含む相関テストを行う。これらの絶対輝度差を合計して、比較した2つのブロック間の相関を示す相関値を発生する。時間的に後の映像のサーチ区域内のブロックで相関値が最も低いものは、時間的に前の映像のサーチブロックと相関があると考えられ、該サーチブロックからサーチ区域内の当該ブロックへの映像の動きを表す動きベクトルが発生される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
以前に提案された動き補正ビデオ信号処理装置に起こりうる問題点を、これより図1〜5を参照して説明する。
【0005】
図1は、入力ビデオ信号の連続する2フィールド(f0,f1)間を速度Vで動く物体10の1次元図である。上述のように、入力フィールドf0は、任意にサーチブロックの格子(例えば、図1のブロック20,30)に分割され、各サーチブロックが入力フィールドf1内の、複数のかようなブロックを含む夫々のサーチ区域40と比較される。動きベクトル50は、サーチブロック20と最高の相関(即ち、最小の差)をもつサーチ区域40内の位置に応じて発生される。
【0006】
図2は、図1の入力フィールドf0のサーチブロックから発生した動きベクトルのアレイを示す。本例では、動きベクトルVは、入力フィールドf0,f1間の物体10の動きを表すために、サーチブロック20から発生されている。入力フィールドf0における周りのサーチブロックは動く物体を含まないので、それらのサーチブロックからはゼロ動きベクトルが発生される。
【0007】
出力フィールドの複数のブロックの各々(位置が入力フィールドf0の各サーチブロックに対応する)に或るグループの動きベクトルを割当てるために、ベクトル減数処理を用いる。この動きベクトルのグループは、次のものから次の優先順序で選択される。
1.ゼロ動きベクトル、
2.入力フィールドf0の対応するサーチブロックから発生される動きベクトル(「局部」動きベクトル)、
3.入力フィールドf0の周囲のサーチブロックから発生される動きベクトル(「近隣」動きベクトル)、
4.入力フィールドf0全体において最も頻繁に現れる所定数の異なる動きベクトル(「広域」動きベクトル)。
【0008】
出力フィールドの各ブロックの各ピクセルは、出力フィールドの当該ブロックに割当てられた動きベクトルのグループの中から1つの動きベクトルを用いて、2入力フィールドから補間される。
【0009】
以前に提案された上述の装置では、ベクトル減数処理により出力映像の各ブロックに4つの動きベクトルのグループが割当てられている。あとの説明を簡単にするため、2つの動きベクトルのグルーブが出力映像のブロックに割当てられる場合を図3に示す。ブロック60(位置が入力フィールドf0のサーチブロック20に対応する)には、動きベクトルV及びゼロが割当てられる。動きベクトルVはまた、出力映像の直ぐ隣りのブロック70,80にも(「近隣」動きベクトルとして)割当てられる。出力映像の残りのブロックには、動きベクトルVは割当てられない。
【0010】
図4は、出力映像の時間的位置が入力フィールドf0及びf1間の3/10にあるときの出力映像の補間を示す。即ち、入力フィールドf0がt=0の時間に発生し、入力フィールドf1がt=1の時間に発生すると考えたとき、出力フィールドがt=0.3の時間に発生する場合である。
【0011】
物体10の動きを表すためには、物体10は出力フィールドの位置90にて補間されるべきである。位置90は、ベクトル減数時に動きベクトルVが割当てられた、出力フィールドのブロック80の中にある。したがって、物体10は、動きベクトルVを用いて正確に補間することができる。
【0012】
これに対し、図5は、時間位置t=0.7における出力フィールドの補間を示す。この場合、物体10が補間されるべき位置100は、動きベクトルVが割当てられなかった、出力フィールドのブロック110の中にある。したがって、動きベクトルVを補間に使用できないので、物体10を出力フィールドで正確に補間することができない。
【0013】
よって、出力フィールドのブロックが、他のブロックからもっと適当な動きベクトルを「借りる」ことができるベクトル減数を用いるにも拘らず、出力フィールドの一部分を正確に補間するのに必要な動きベクトルが、ベクトル減数によって使用できなくなる(図5に示したような)事態が起こりうる。これは、2連続フィールド間を物体が急速に動き、その動きを表す動きベクトルがサーチブロックの大きさより著しく大きい場合に、特に問題となる。
したがって、本発明の課題は、かような問題を解決することである。
【0014】
【課題を解決するための手段及び作用】
本発明は、入力ビデオ信号の時間的に隣接する入力映像の対応する対から出力ビデオ信号の出力映像を補間する、次の如き動き補正ビデオ信号処理装置を提供する。即ち、このビデオ信号処理装置は、
入力映像対の一方の夫々のサーチブロックの当該映像及び上記対の他方の映像間の映像の動きを表す動きベクトルを発生する手段と、
出力映像の時間的位置において空間的に分割された各ブロックのうち、各動きベクトルによって指し示されるブロックを検出する手段と、
出力映像の時間的位置における上記各ブロックについて、少なくとも、当該ブロックを指し示す動きベクトルと、当該ブロックと空間的に同じ位置にあるサーチブロックから発生した動きベクトルである局部動きベクトルとを含む動きベクトルの組の、当該ブロックのピクセルの補間の使用に対する適性を示す公算値を導出し、公算値の高い順の2以上の所定数の動きベクトルを当該ブロックに割当てる手段であって、当該ブロックを指し示す動きベクトルに対する公算値を、当該ブロックと、当該動きベクトルの方向に投影された当該動きベクトルに対応するサーチブロックとの間の交差面積に比例させて導出し、局部動きベクトルに対する公算値を、補間の使用に適することを示す定数として導出するものである、上記割当て手段と、
当該ブロックに割当てられた各動きベクトルによって指し示される入力映像対のテストブロック間の相関度を検出し、テストブロック間で最高相関度をもつ1つの動きベクトルを選択する手段と、
選択された1つの動きベクトルを用いて、入力映像対から出力映像の各ブロックのピクセルを補間する動き補正補間器とを具える。
【0015】
本発明によれば、各動きベクトルが、当該動きベクトルによって指し示される、出力映像のブロックに割当てられる。こうすれば、適正な動きベクトルを該動きベクトルが関係する映像部分の補間に使用することができなかった上述の問題が回避される。
【0016】
補間に用いる動きベクトルの選択幅を与え、特定のブロックを指し示す動きベクトルがないという事態に備えるために、動きベクトルの組は、対応するサーチブロックに対する局部動きベクトルを含む。
【0018】
出力映像の各ブロックについて、局部動きベクトルは、公算値として、補間の使用に適することを示す定数を有する。
出力映像の各ブロックについて、当該ブロックを指し示す動きベクトルに対する公算値は、当該ブロックと、当該動きベクトルの方向に投影された当該動きベクトルに対応するサーチブロックとの間の交差面積に比例する。
【0019】
例えば、動く物体が僅かに隣接ブロックと重なる場合に適当な動きベクトルを与えるため、動きベクトルの組は、出力映像の当該ブロックに隣接する複数ブロックを指し示す複数の動きベクトルを含むのがよい。
【0020】
この場合、出力映像の各ブロックについて、当該ブロックに隣接するブロックを指し示す動きベクトルに対する公算値は、当該ブロックと、該動きベクトルの方向に投影された該動きベクトルに対応するサーチブロックとの間の交差面積に比例するのがよい。
【0021】
出力映像の各ブロックについて、当該ブロックに隣接するブロックを指し示す動きベクトルに対する公算値は、上記隣接するブロックについての該動きベクトルに対する公算値よりも低く、且つ、当該ブロックが該動きベクトルの方向に沿っていない位置にある場合よりも該動きベクトルの方向に沿った位置にある場合に高く決まるのがよい。
【0022】
本装置は、複数の局部動きベクトルのうち最も共通するものから選択された複数の異なる動きベクトルを含む広域動きベクトルを導出する手段を具えるのがよい。この場合、広域動きベクトルを補間処理に関与させるため、動きベクトルの組は広域動きベクトルを含むのがよい。
【0023】
ただし、広域動きベクトルの動きに関係しない出力映像部分を表すブロックに広域動きベクトルが割当てられるのを避けるため、本装置は、出力映像の各ブロックについて、当該ブロックにおける局部動きベクトルと各広域動きベクトルとを比較し、当該局部動きベクトルが各広域動きベクトルと同一又は類似か否かを示す、広域ベクトル・マスクを導出する手段を具えるのがよい。また、出力映像の時間的位置における各ブロックについて、各広域動きベクトルに対する公算値は、同一又は類似であることを示す広域動きベクトル・マスクが導出された広域動きベクトルでは一定値に決まり、同一又は類似でないことを示す広域動きベクトル・マスクが導出された広域動きベクトルではゼロに決まるのがよい。
【0024】
好適な具体構成では、本装置は、各広域動きベクトルについて、当該広域動きベクトルの発生頻度と、当該広域動きベクトルと垂直又は水平成分が近い動きベクトルの発生頻度とを合算し、いずれかの広域動きベクトルについて合算した発生頻度が、入力映像対全体にわたって発生された動きベクトルの数に対して所定比率を越えているかどうかを検出することにより、入力映像のパンされる(上下左右の)動きを検出する手段を具えるのがよい。この場合、割当て処理において一層大きな重みを広域動きベクトルに与えてもよい。詳しくは、出力映像の各ブロックについて、入力映像のパン運動が検出され、且つ、同一又は類似であることを示す広域動きベクトル・マスクが導出された広域動きベクトルに対しては、公算値を増すのがよい。
【0025】
また、補間に使用できる動きベクトルの選択範囲を増すために、割当て手段は、出力映像の各ブロックに、動きベクトルの組のうち公算値の高い順の2以上の所定数の動きベクトルと、ゼロ動きベクトルとを割当てる動作をするのがよい。これは、他に適当な動きベクトルが見付からないとき、本装置の動作が非動き補正装置の動作より悪くはならないことを意味する。
【0027】
本発明は、種々のフォーマットの入力及び出力ビデオ信号に適用できるが、入力映像は、入力飛越しビデオ信号の連続するフィールドを含むものがよい。また、出力映像は、出力飛越しビデオ信号のフィールドを含むのがよい。
【0028】
本発明による装置は、出力ビデオ信号の各出力映像の時間的位置を決め、各出力映像の補間に用いるために、入力ビデオ信号の各入力映像のうち当該出力映像に時間的に最も近い入力映像の対を選択する手段を有し、入力映像の対から出力映像を補間することによって入力ビデオ信号のテレビジョン標準方式を変換するテレビジョン方式変換装置に用いて好適である。
【0029】
本発明は、他の面からみて、出力ビデオ信号の出力映像を入力ビデオ信号の時間的に隣接する入力映像の対応する対から補間する動き補正ビデオ信号処理方法を提供する。その方法は、
入力映像対の一方の夫々のサーチブロックの、当該映像及び上記対の他方の映像間の映像の動きを表す動きベクトルを発生するステップと、
出力映像の時間的位置において空間的に分割された各ブロックのうち、各動きベクトルによって指し示されるブロックを検出するステップと、
出力映像の時間的位置における上記各ブロックについて、少なくとも、当該ブロックを指し示す動きベクトルと、当該ブロックと空間的に同じ位置にあるサーチブロックから発生した動きベクトルである局部動きベクトルとを含む動きベクトルの組の、当該ブロックのピクセルの補間の使用に対する適性を示す公算値を導出し、公算値の高い順の2以上の所定数の動きベクトルを当該ブロックに割当てるステップであって、当該ブロックを指し示す動きベクトルに対する公算値を、当該ブロックと、当該動きベクトルの方向に投影された当該動きベクトルに対応するサーチブロックとの間の交差面積に比例させて導出し、局部動きベクトルに対する公算値を、補間の使用に適することを示す定数として導出するものである、上記割当てステップと、
当該ブロックに割当てられた各動きベクトルによって指し示される入力映像対のテストブロック間の相関度を検出し、テストブロック間で最高相関度をもつ1つの動きベクトルを選択するステップと、
選択された1つの動きベクトルを用いて、入力映像の対から出力映像の各ブロックのピクセルを補間するステップとを含む。
【0030】
【実施例】
以下、図面により本発明を具体的に説明する。
図6は、本発明を用いうる動き補正テレビジョン(標準)方式変換装置を示すブロック図である。本装置は、入力飛越しデジタルビデオ信号250(例えば、1125/60、2:1高精細度ビデオ信号(HDVS))を受信し、出力飛越しデジタルビデオ信号260(例えば、1250/50、2:1信号)を発生するものである。
【0031】
入力ビデオ信号はまず、入力バッファ・パッカー310に供給される。通常精細度入力信号の場合、入力バッファ・パッカー310は、映像データを高精細度(16:9縦横比)フォーマットに変え、必要に応じ黒ピクセルを詰める。HDVS入力の場合、入力バッファ・パッカー310は、単にデータを一時記憶するだけである。
【0032】
データは、入力バッファ・パッカー310からマトリクス回路320に送られ、該回路では(必要に応じ)入力ビデオ信号の測色法を標準の「CCIR 勧告601」(Y,Cr,Cb)測色法に変換する。
【0033】
入力ビデオ信号は、マトリクス回路320からタイムベース変換(TBC)及びディレー(遅延)回路330に、またサブサンプラー370を介してサブサンプルされたTBC及びディレー回路380に送られる。TBC及びディレー回路330は、出力ビデオ信号の各フィールドの時間位置を決め、出力フィールドの補間に用いるため、当該出力フィールドに時間的に最も近い2フィールドの入力ビデオ信号を選択する。出力ビデオ信号の各フィールドのために、上記TBC回路で選択された2入力フィールドは、当該出力フィールドを補間する補間器340に送る前に適正に遅らされる。制御信号tは、各出力フィールドの選択された2入力フィールドに対する時間位置を指示するもので、タイムベース変換(TBC)及びディレー回路330から補間器340に供給される。
【0034】
サブサンプルされたTBC及びディレー回路380も、同様な動作をするが、サブサンプラー370により供給される空間的にサブ(ダウン)サンプルされたビデオを使用する点が異なる。上記TBC回路330で選択されたフィールド対に対応するフィールド対が、サブサンプルされたTBC及びディレー回路380によりサブサンプルされたビデオから選択され、動きベクトルの発生に使用される。
【0035】
TBC回路330及び380は、入力ビデオ信号、出力ビデオ信号又はその双方に関連した同期信号に従って動作することができる。ただ1つの同期信号しか供給されない場合、上記2ビデオ信号の他方のフィールドのタイミングは、TBC回路330,380で決定論的に発生することができる。
【0036】
サブサンプルされたTBC及びディレー回路380によって選択された、サブサンプルされた入力ビデオ信号のフィールド対は、ブロック突合せ器390、相関面処理器400、動きベクトル推定器410、動きベクトル減数器420、動きベクトル選択器430及び動きベクトルあと処理器440より成る動き処理装置385に供給される。上記入力フィールド対はまずブロック突合せ器390に送られ、そこで、選択された2入力フィールドのうち時間的に早いものにおけるサーチブロックと、上記2入力フィールドのうち時間的に遅いものにおける(より大きい)サーチ区域との間の空間的相関を表す相関面を計算する。
【0037】
相関面処理器400は、ブロック突合せ器390より出力された相関面から多数の補間された相関面を発生し、これらは動きベクトル推定器410に送られる。動きベクトル推定器410は、補間された相関面における最大相関点を検出する。(元の相関面は実際上2入力フィールドのブロック間の差を表すので、最大相関点は相関面では最小点になる。よって、以下「最小点」という。)最小点を検出するために、相関面に点を補足して補間し、相関面発生のためにサブサンプルされたビデオを用いたことにより生じる解像度のロスを或る程度補償する。動きベクトル推定器410は、検出した各相関面における最小点から動きベクトルを発生し、これを動きベクトル減数器420に送る。
【0038】
動きベクトル推定器410はまた、発生した各動きベクトルについて確認(信頼)テストを行い、当該動きベクトルが平均データレベルよりかなり上にあるかをどうかを確かめ、確認テストの結果を示す確認フラグを各動きベクトルに付ける。確認テストは、「閾値」テストとして知られ、前記GB−A−2,231,749号に(図6の装置の幾つかの他の特色と共に)記載されている。
【0039】
動きベクトル推定器410はまた、各ベクトルが偽物であるかどうかを検出するテストも行う。このテストでは、相関面(検出した最小点の周りの除外域は除く。)を調べて次の最小点を検出する。この2番目の最小点が除外域のエッジ(端縁)にない場合、最初の最小点から導出された動きベクトルは、偽物の可能性があるものとしてフラグが付けられる。
【0040】
動きベクトル減数器420は、出力フィールドの各ピクセルについて可能性のある動きベクトルの選択幅を減らしてから、動きベクトルを動きベクトル選択器430に送る。出力フィールドは、概念的に複数のピクセルブロックに分割される。それら各ブロックは、出力フィールド内に上記選択された入力フィールドのうち早いものにおけるサーチブロックと対応する位置を有する。動きベクトル減数器は、4つの動きベクトルのグループを出力フィールドの各ブロックに対応させ、当該ブロック内の各ピクセルは、当該グループの4動きベクトルの選択された1つを用いて補間される。
【0041】
「偽物」としてフラグを付けられたベクトルは、すぐ近くのブロックにおけるフラグの付かないベクトルと同一である場合、ベクトル減数時に再適格化される。
【0042】
動きベクトル減数器420は、その機能の一部として、「適正な」動きベクトル(即ち、確認テスト及び偽物テストに合格した動きベクトル、又は偽物でないと再適格化されたもの)の発生頻度を、それらの動きベクトルを得るのに用いた入力フィールドのブロックの位置を考慮することなくカウントする。適正な動きベクトルをそれから、頻度が減少する順に格付けする。互いにかなり異なる適正動きベクトルのうち最も共通するものを、「広域」動きベクトルとして分類する。確認テストに合格した3つの動きベクトルがそれから、出力ピクセルの各ブロックに対して選択され、ゼロ動きベクトルと共に、動きベクトル選択器430に送られ更に処理される。出力フィールドの各ブロックに対する3つの動きベクトルの選び方は、あとで詳しく述べる。
【0043】
動きベクトル選択器430は、サブサンプルされたTBC及びディレー回路380によって選択され、動きベクトルの計算に使用された2入力フィールドをも入力として受信する。これらのフィールドは、適当に遅延されて、動きベクトル選択器430にこれらのフィールドから導出されたベクトルと同時に供給される。動きベクトル選択器430は、出力フィールドのピクセル当たり1つの動きベクトルを含む出力を供給する。この動きベクトルは、動きベクトル減数器420によって供給される当該ブロックに対する4つの動きベクトルから選択される。
【0044】
ベクトル選択プロセスは、被テスト(テストされている)動きベクトルによって指し示される2つの入力フィールドのテストブロック間の相関度の検出を含んでいる。テストブロック間の最大相関度をもつ動きベクトルが、出力ピクセルの補間に使用するために選択される。ベクトル選択器はまた、「動きフラグ」を発生する。このフラグは、ゼロ動きベクトルによって指し示されるブロック間の相関度がプリセットされた閾値より大きい場合、「静止」(動きなし)にセットされる。
【0045】
ベクトルあと処理器440は、動きベクトル選択器430により選択された動きベクトルのフォーマットを、画像の垂直又は水平のスケーリングがある場合これを表すように改め、このフォーマットを変えたベクトルを補間器340に供給する。補間器340は、動きベクトルを用いて、TBC及びディレー回路330により選択された対応する2つの(サブサンプルされない)飛越し入力フィールドから出力フィールドを補間する。この場合、現在補間器340に供給されている動きベクトルによって示されるいかなる映像の動きをも考慮しながら補間を行う。
【0046】
動きフラグが、現在の出力ピクセルが映像の動き部分内に在ることを示す場合、補間器に供給される2つの選択されたフィールドからのピクセルが、出力フィールドの上記2入力フィールドに対する時間位置(制御信号tで示される如き)に応じて、相対的比率で結合される。即ち、より近い入力フィールドがより大きな比率で結合される。動きフラグが「静止」にセットされている場合、時間的加重(重み付け)は各入力フィールドの50%に固定される。補間器340の出力は、出力バッファ350に送られ高精細度出力信号として出力されると共に、通常精細度変換器(ダウンコンバータ)360にも送られ通常精細度出力信号365として出力される。
【0047】
ダウンコンバータ360は、本装置の出力(例えば、高精細度ビデオ信号)の表示を従来精細度の装置を用いてモニタしたり、送信したり、又は記録したりすることを可能とする。これは、従来精細度記録機器が高精細度機器よりかなり安価で、遙かに広く普及しているので、有益である。例えば、夫々地上及び衛星チャンネルによって送信するには、通常及び高精細度ビデオの同時出力が必要であろう。
【0048】
サブサンプラー370は、マトリクス320より受信した入力ビデオフィールドを水平及び垂直方向に空間的にサブ(ダウン)サンプリングしてから、それらの入力フィールドをタイムベース変換(TBC)及びディレー回路380に供給する。水平サブサンプリングは、入力フィールドがまず半帯域幅ローパスフィルタ(2:1水平デシメーション(間引き)の本例の場合)により予めフィルタリング(ろ波)され、各ビデオラインに沿ってビデオサンプルが1つおきに捨てられ、これによって、各ビデオラインに沿うサンプルの数が半分に減るという点において、容易な動作である。
【0049】
入力フィールドの垂直サブサンプリングは、本例では、入力ビデオ信号250が飛越し走査されているため、複雑である。これは、各飛越しフィールドにおけるビデオサンプルの連続するラインが実効的に2つのビデオラインに分かれ、各フィールドにおけるラインが前後のフィールドのラインより完全フレームの1ビデオラインだけ垂直にずれていることを意味する。
【0050】
垂直サブサンプリングの1つの方法は、プログレッシブ(連続又は順次)走査変換を行い(各々が1125ラインをもつ連続するブログレッシブ走査されたビデオフレームを発生し)、該プログレッシブ走査されたフレームを2の率でサブサンプルして、垂直サブサンプルを行うことであろう。しかし、効率のよいプログレッシブ走査変換は、或る程度の動き補正処理を必要とし、その処理が動き処理装置385の動作に悪い影響を与えることがある。更に、高精細度ビデオ信号の実時間プログレッシブ走査変換は、特別に強力で複雑な処理装置を必要とすることであろう。
【0051】
垂直空間サブサンプリングのもっと簡単な方法は、図7に示すように、入力フィールドをまず垂直方向にローパスろ波し(潜在的エイリアシングを減らすため)、次いで、各ピクセルを垂直方向にビデオラインの1/2だけ下方(偶数フィールドの場合)又は上方(奇数フィールドの場合)に実効的にずらす如きろ波を行うことである。その結果得られるずれたフィールドは、2の率で垂直方向にサブサンプルされたプログレッシブ走査フレームとほぼ均等である。
【0052】
したがって、要約すると、上述したサブサンプリング動作の結果、動き処理装置385は、水平及び垂直方向に2の率で空間的にサブサンプルされた入力フィールド対について動作することになる。これにより、動きベクトル推定に要する処理が1/4に減少する。
【0053】
これより、動きベクトル減数器420の動作を説明する。
動きベクトル減数器420では、動きベクトルをそれらのベクトル方向に沿って投影して出力フィールドに交差させ、これらのベクトルを投影された位置でのベクトル選択に供する。このプロセスの例を図8に示す。図8では、動きベクトルVが出力映像のブロック110に投影されている。よって、ブロック110のピクセルを入力フィールドf0及びf1間における物体10の動きを表すために補間するとき、正しい動きベクトル(V)を補間に使用することができる。
【0054】
図9は、図8と類似しているが、動きベクトル投影の結果、出力フィールドの特定ブロックに対して1以上の動きベクトルが使用可能となる場合を示す。図9において、物体500がこれに対応する動きベクトルVaを有し、物体510がこれに対応する動きベクトルVbを有する。動きベクトルVa及びVbを夫々のベクトル方向に沿って投影すると、出力フィールドのブロック520に動きベクトルVa,Vbの両方が割当てられることになる。そのとき、当該ブロックの各ピクセルの補間に用いて適切な動きベクトルは、ベクトル選択器によって決められる。
【0055】
図9はまた、例えば、入力フィールドf0のブロック530から出力フィールドのブロック540(このブロックは、ブロック530と対応する位置にある。)へのゼロ動きベクトルの投影をも示す。
ブロック550の如き出力フィールドのブロックは、このブロック位置に投影される動きベクトルがない。ブロック550のようなブロックに1以上の動きベクトルを割当てるために、修正したベクトル減数処理により、出力フィールドの近隣ブロックに投影される動きベクトルを割当てることができる。
【0056】
動きベクトルの投影を用いるベクトル減数処理を次に述べる。図10は、最も共通する動きベクトル、即ち広域動きベクトルを検出する動きベクトル減数器420の一部を示す。図10において、入力フィールドの個々の対から発生された動きベクトルはすべて、まず頻度アレイ600に送られる。頻度アレイ600は、各々が頻度値を記憶するメモリ位置のアレイを含む。各メモリ位置のアドレスは、動きベクトルの考えられる値の夫々の水平及び垂直成分に等しい。各動きベクトルを受信するに従い、対応するメモリ位置における頻度値がインクリメントされる。
【0057】
動きベクトル全部の頻度値が頻度アレイ600に記憶され終わると、頻度アレイはアレイ走査器610によって走査される。アレイ走査器610は、フィールドの当該特定の対に対して発生された動きベクトルの全体から、少なくとも所定量だけ異なる8つの最もよく現れる動きベクトルを検出する。これら8つの最もよく現れる動きベクトルは、「広域」動きベクトルと呼ばれ、図10の装置から出力され更に処理される。
【0058】
図11は、動きベクトル減数器420の一部をなす広域ベクトルマスク発生器を示すブロック図である。
図11において、夫々のサーチブロックから発生された局部動きベクトル及び関連する確認フラグは、ベクトルアレイメモリ680に記憶される。各局部ベクトルは、該ベクトルが導出された入力フィールド対の先行するフィールドにおけるサーチブロックの位置に対応する、ベクトルアレイメモリ680内の位置に記憶される。
【0059】
同時に、図10の広域ベクトル検出器により導出された8つの広域ベクトルの各々は、681で全体的に示した8つの比較器の夫々1つの一方の入力に供給される。(実際には、8つの広域ベクトルの各々を夫々の広域ベクトルメモリに記憶し、その内容を繰返して読出し、必要に応じて対応する比較器681の入力に供給するようにしてもよい。)
【0060】
アドレス発生器682の制御の下に、局部動きベクトルをベクトルアレイメモリ680の連続する位置から次々に読出し、各局部ベクトルを読出しながら8つの比較器681の各々の他方の入力683に供給する。比較器681はそれから、局部動きベクトルと、比較器の一方の入力に供給された8つの広域動きベクトルの各々とを同時に比較する。
【0061】
各比較器681の出力は、同じくアドレス発生器682によりアドレスされる、対応するマスクアレイメモリ684を制御する。各比較器681において、広域動きベクトルが、現在比較器に供給されている局部動きベクトルの所定の許容誤差685の範囲内にあれば、比較器681は、ベクトルアレイメモリ680における局部動きベクトルの位置に対応するマスクアレイメモリ684内の位置にあるマスクビットを「1」にセットする。広域ベクトルが、局部動きベクトルの所定許容誤差685の範囲内になければ、比較器681は上記マスクビットを「0」にセットする。比較器681に供給される許容誤差685の代表的な値は、例えば、水平及び垂直方向に±1ピクセルであろう。
【0062】
こうして、各局部動きベクトルが順次ベクトルアレイメモリ680から読出されるにつれ、各マスクアレイメモリ684に、当該局部動きベクトルが、各マスクアレイメモリ684が対応する広域動きベクトルと同一又は類似かどうかを示すマスクビットがセットされる。与えられた局部動きベクトルと比較の結果セットされるマスクビットの位置は、ベクトルアレイメモリ680内の当該ベクトルの位置、即ち、該局部ベクトルが対応するブロックの原入力映像における位置に対応する。入力映像に対するすべての局部ベクトルについてこれが繰返され、広域マスクアレイ又はビットフィールドが各々マスクアレイメモリ684に作り上げられる。各広域マスクアレイは、広域動きベクトル及び原入力映像のブロック間の結びつき、即ち対応を示す。
【0063】
図12は、静止物体(窓700)と動く物体(車710)を含む映像の一部を示す図である。車710の動きを表す動きベクトルの広域マスクアレイを図13に示す。
【0064】
図13において、広域マスクアレイ720は、図12に示す原入力映像に対応するものである。図示の広域マスクアレイ720は、図12の車の動きに対応する広域動きベクトルと、映像全体にわたって導出された局部動きベクトルとの比較によって得られたものである。黒い正方形は、「セットされた」マスクビット、即ち、広域動きベクトルと入力映像内の対応位置にあるブロックとのつながりを示す、「1」にセットされたマスクビット、又はアレイエントリを示す。したがって、予想されるように、図12の動く車の部分を含むブロックに対応する殆どのマスクビットは、マスクアレイ720においてセットされている。
【0065】
しかし、例えば入力信号におけるノイズによって生じるエラーのため、動く車の体内のブロックに対応する幾つかのマスクビットがセットされていないことに気が付くであろう。同じく、広域マスクアレイ720は、入力映像の静止部分に対応する幾つかのマスクビットがセットされることを示している。広域マスクにおけるかようなエラーをなくすため、図11のマスクアレイメモリ684に記憶された各広域マスクに多段マスク調整処理操作を施す。この操作は、実効的に、各々が対応するマスクアレイメモリ684に接続された夫々の多段フィルタ686によって行われる多段フィルタリング(ろ波)操作である。このろ波処理の第1段階で行われる操作を、これより図14を参照して説明する。
【0066】
図14は、図13に示したマスクアレイ720の如き広域マスクアレイの一部拡大図である。同図において、黒い正方形はセットされたマスクビット(値「1」)を表し、白い正方形はセットされないマスクビット(値「0」)を表す。フィルタ686によるろ波操作の第1段階で、各マスクビットを、テストされている(被テスト)マスクビット(中心マスクビット)の周囲の3×3のマスクビット・グルーブの中の8つのマスクビットと一緒に考える。各3×3グルーブについて、セットされたマスクビットの数を決定し、これを所定の第1段階閾値と比較する(本例では、この第1段階閾値は、例えば4又は5に設定してよい。)。セットされたマスクビットの数が第1段階閾値を越え、且つ中心マスクビットがセットされていない場合(図14に示すような場合)、中心マスクビットがセットされる。
【0067】
したがって、或るセットされないマスクビットの周りの十分な数のマスクビットがセットされておれば、セットされないマスクビットを、セットされたマスクビットを示す「1」にセットする。3×3グルーブ内のセットされたマスクビットの総数が第1段階閾値を越えず、且つ中心マスクビットがセットされていなければ、中心マスクビットはそのままである。
【0068】
逆に、3×3グルーブ内のセットされたマスクの総数が第1段階閾値を越えないのに、中心マスクビットがセットされておれば、中心マスクビットは、セットされないマスクビットを示す「0」にリセットされる。3×3グルーブ内のセットされたマスクビットの総数が第1段階閾値を越え、且つ中心マスクビットがセットされておれば、中心マスクビットはそのままである。
【0069】
ろ波処理時にマスクビットをリセットしても、その段階における残りのろ波操作には影響しない。これは、例えば、未ろ波マスクビットが読出されているメモリアレイとは別のメモリにろ波済みマスクビットを記憶させることにより、達せられる。ただし、この場合、未ろ波マスクビットの読出しと既ろ波マスクビットの出力との間に十分な遅れがあって、或るマスクビットがリセットされたことが当該段階の残りのろ波操作時に考慮されないように、フィルタを配置する。
【0070】
4又は5という比較的高い第1段階閾値での第1段階ろ波操作は、図13に示す如き広域マスクアレイに対し、図12の車に対応するマスクアレイ720の範囲における偽(にせ)のギャップを「埋め」、同じく図12の映像の静止部分に対応する偽のセットされたマスクビットを消すという効果を与えることになる。即ち、第1段階ろ波操作の効果は、元の広域マスクアレイにおける偽のエラーをなくすことである。
【0071】
しかし、第1段階ろ波処理には、図12の車に対応するセットされたマスクビットのグループの全体の面積を「縮める」という副作用がある。これは、車の外縁に対応するセットされたマスクビットについては、その端縁から向こうのブロックに対するマスクビットがセットされず、且つ、これらが十分な数に達すると、車の端縁に対応する、最初にセットされたマスクビットが「0」にリセットされるからである。この作用に対抗するため、ろ波操作のあとの段階で閾値を減らして、ろ波操作を繰返す。例えば、第1段階後、第1段階ろ波操作で生じた広域マスクを、2又は3に設定した所定の閾値で再びフィルタ686に加えればよい。これは、広域マスクアレイにおいてセットされたマスクビットの面積を、最初の未ろ波マスクアレイにおける面積とほぼ同じになるように「広げる」(勿論、偽のエラーなしに)効果を有する。
【0072】
実際には、ろ波操作を第1段階後(より低い閾値で)或る回数繰返し、最初の未ろ波マスクと比べて、広域マスクにおけるセットされたマスクビットの面積が全体的にやや広がるようにするのがよい。本例では、ろ波操作を、高い閾値での第1段階ろ波操作のあと3又は4回もっと低い閾値で繰返す。これは、与えられた広域ベクトルの適用を広域ベクトルが局部ベクトルの許容誤差685の範囲内にあったブロックの近隣ブロックをほんの少し越えるブロックまで拡大する効果を有する。即ち、ろ波操作に十分な段階を追加することにより、広域ベクトルの適用を、未ろ波広域マスクにおいて対応するマスクビットがセットされたブロックに隣接するブロックを越えて拡大するのである。
【0073】
図13に示した未ろ波広域マスクアレイ720について、最終的なろ波された広域マスクアレイ730を図15に例示する。同図から、セットされたマスクビットが、図12の車に対応する広域動きベクトルと、映像内の車の面積との間の対応関係を遙かに正確に示していることが判るであろう。
【0074】
勿論、フィルタ686に2次元FIR(有限インパルス応答)3×3フィルタを用いてもよく、その場合、係数をすべて1に設定し、出力が比較器への入力となる加算器に9個のタップを接続する。該比較器の他方の入力に関連する閾値を供給する。該比較器の出力は、ろ波された広域マスクアレイを形成し、必要に応じて調整した閾値と共に再び次の段階のフィルタ入力に加えることができる。
【0075】
したがって、フィルタ686から出力されるろ波済み広域マスクアレイは、各広域ベクトルに対し1つずつ、広域ベクトル制限器684によって出力される。
【0076】
図16は、出力フィルタの各ブロックに割当てるべき3つの動きベクトルを選択する作用をする、動きベクトル減数器420の更に他の部分を示すブロック図である。
図16には、入力ベクトルメモリ800、位置発生器810、隣接オフセット加算器820、ベクトル投影加算器830、乗算器840、出力ベクトルメモリ850、公算メモリ860、公算処理器870、比較器880,890及びラッチ900が示されている。
【0077】
出力ベクトルメモリ850は、3つのメモリ(番号1,2,3を付す)に常時ゼロ動きベクトルを保持する1つのメモリを加えたものと考えられる。同様に、公算メモリ860も、実際には3つの公算メモリ(同じ番号1,2,3を付す)を含む。
【0078】
図16の装置の動作をこれより図17〜27を参照して説明する。しかし、図16の装置(特に公算処理器870)の基本動作は、夫々の「公算」(見込み、確率)を出力フィルタの各ブロックに対する各広域ベクトル、各局部ベクトル及び各投影(された)局部ベクトルに割当てることである。この処理の間、各ブロックに対し現在最も高い3つの公算を公算メモリ860に記憶させ、それらの公算値に対応する動きベクトルを出力ベクトル850に記憶させる。
【0079】
位置発生器810は、入力フィルタにおける考えられるすべてのブロックアドレスを循環するアドレスカウンタを発生する(各アドレスに対し、動きベクトルが入力ベクトルメモリに記憶されている。)。
【0080】
投影されるベクトルを考えるに、乗算器840は、各動きベクトルに、出力フィールドの時間位置(図6のタイムベース変換器から得られる)を1ブロックにおけるピクセル数(ブロックサイズ)で割ったものを乗じる。これは、ベクトル投影加算器830によって、位置発生器810が出力する現在のアドレス及び隣接オフセット(i,j)に加算される。ベクトル投影加算器830は、ベクトル方向に沿って投影された架空のサーチブロックの左下隅による、交差されるブロックの整数アドレスFと、投影されたブロック位置の小数部を表す小数アドレスf(ただし、0≦f<1)とを出力する。
【0081】
広域ベクトル、局部ベクトル及び投影(された)局部ベクトルのすべてに対する公算値を考慮し終わったとき、出力ベクトルメモリ850は、出力フィールドの各ブロックに対する3つの最も選ばれる見込みがあるベクトルを含有すると考えられる。これら3つの最も見込みがある動きベクトルは、ゼロ動きベクトルと一緒に出力ベクトルメモリ850から出力され、ベクトル選択器430に供給される。この基本動作を図17のフローチャートに示す。同図は、個々の出力映像の各ブロックに4つの動きベクトルを割当てるために図16の装置が行うステップを示している。
【0082】
図16及び17において、ステップ900で、出力ベクトルメモリ850及び公算メモリ860がリセット信号855によりリセットされる。これに伴い、出力ベクトルメモリ850に記憶された動きベクトルがゼロ動きベクトルに設定され、公算メモリ860に記憶された全公算値がゼロに設定される。
【0083】
ステップ910で、局部動きベクトルに対する公算値が決定され、公算メモリ860に記憶される。このプロセスは、あとで図18を参照して説明する。
ステップ920で、広域動きベクトルに対する公算値が決定され、記憶される。このプロセスは、図19及び20を参照してあとで説明する。
ステップ930で、投影動きベクトルに対する公算値が決定され、記憶される。このプロセスは、図21〜27を参照してあとで説明する。
【0084】
ステップ930に続いて、局部動きベクトル、広域動きベクトル及び投影動きベクトル全部に対する公算値が考慮される。そうすれば、出力ベクトルメモリ850は、出力フィールドの各ブロックに対する3つの最も選ばれる見込みのあるベクトルを含有すると考えられる。したがって、図17の最終ステップ940で、出力フィールドの各ブロックに対し、出力ベクトルメモリ850に記憶されたそれら3つの動きベクトル(これにゼロ動きベクトルを加えたもの)がベクトル選択器430に供給される。
【0085】
図18は、局部動きベクトルに対応する公算値を設定する図17のステップ910を詳細に示すフローチャートである。これらの公算値は、入力フィールドf0における個々のサーチブロックから発生された動きベクトルが、当該サーチブロックと位置が対応する出力フィールドのブロックのピクセルの補間のための使用に適するという概念的な公算(可能性)を表すものである。
【0086】
次の説明において、入力ベクトルメモリ800に記憶された動きベクトルは、入力フィールドf0内の対応サーチブロックの水平及び垂直位置を表す夫々の水平及び垂直座標によってアドレスされるものとする。
図18において、ステップ1000で、出力ベクトルメモリ850及び公算メモリ860における位置のアドレスを表すアドレスカウンタが(0,0)に設定される。制御は、ステップ1010,1020,1030及び1040を含むループに回される。
【0087】
ステップ1010で、公算変数は定数、即ちLlocal に設定される。ステップ1020で、公算値及び現在の局部ベクトルの公算メモリ860及び出力ベクトルメモリ850への書込みを制御する書込みイネーブル(許可)信号W1,W2及びW3が導出される。これら3つの書込みイネーブル信号の導出は、次のBoolean方程式によって決められる。
【0088】
【数1】
【0089】
上式における変数その他の記号の意味は、次のとおりである。
W1,W2,W3:3出力ベクトルメモリ850及び3公算メモリ860の夫々1つに対する書込みイネーブル信号
L1 ,L2 ,L3 :公算メモリ860の夫々1つに記憶された公算値
C1 ,C2 ,C3 :比較器880によって発生され、現在の動きベクトルが3出力ベクトルメモリ850の夫々1つに記憶された動きベクトルの1つに等しいかどうかを示す変数
Z :比較器890によって発生され、現在の動きベクトルがゼロ動きベクトルに等しいかどうかを示す変数
Llocal :上述のステップ1010で各局部動きベクトルに割当てられた一定公算値
【0090】
いい換えると、書込みイネーブル(信号)W1(これは、公算メモリ及び出力ベクトルメモリの最初の1つへの現在の動きベクトルの書込みを制御する。)は、次の条件がすべて満たされると、セットされる。
(i) 現在公算メモリ1に保持されている公算値がLlocal より小さくなければならないこと、及び
(ii) 公算メモリ1に保持されている公算値が、他の2つのどちらの公算メモリに保持されている公算値より小さいか、又は、現在考えている動きベクトルが現在出力ベクトルメモリ1に記憶されている動きベクトルと等しいこと、及び
(iii) 現在の動きベクトルがゼロでないこと、及び
(iv) 現在の動きベクトルが、他の2つの出力ベクトルメモリに現在記憶されている動きベクトルのどちらとも等しくないこと。
【0091】
他の2つの書込みイネーブルW2及びW3も同様にして導出するが、上述の条件が2以上の書込みイネーブルに当てはまるとき、W1がW2に優先してセットされ、W2がW3に優先してセットされるように考慮する。
【0092】
図18に示す動作は、出力ベクトルメモリ850及び公算メモリ860がリセットされ終わると(ステップ900)直ちに行われるので、W1は常にステップ1020でセットされることが明らかである。したがって、ステップ1020は、簡単な「W1をセットせよ」のステップで置換えてもよいことになる。しかし、本例では、ステップ1020での処理と類似の処理を、広域及び投影ベクトルに対する公算を設定するときにも使用する。3つの処理に類似の処理方法を用いると、装置が簡単になる。
【0093】
ステップ1030で、入力ベクトルメモリ800の現在のアドレスにある動きベクトルが、書込みイネーブルW1,W2及びW3の制御の下に出力ベクトルメモリ850の1つに書込まれる。同時に、ステップ1010で設定された公算(値)が、公算メモリ860の対応する1つの同じ位置に(同じく書込みイネーブルW1,W2及びW3の制御の下で)書込まれる。
【0094】
ステップ1040で、アドレス値がインクリメントされる。アドレス値がその時(max−x,max−y)、即ち、全アドレスを考え終わったことを示す、x及びy方向における最高値に達すると、処理は終了する。最大x及びy値に達しなければ、制御は新しいアドレス値と共にステップ1010に回される。
【0095】
図19は、図18と同様に、図17のステップ920、即ち広域ベクトルに対する公算値の設定に含まれるステップを示す。
図19に示す処理ステップは、8つの広域動きベクトルを考えるために、次のステップに進む前に1つ1つ8回繰返される。或いは、図19全体のプロセスを8回繰返してもよい。
【0096】
図19におてい、出力ベクトルメモリ850及び公算メモリ860内の位置のアドレスを表すアドレスカウンタが、ステップ1100で(0,0)に設定される。制御はそれから、ステップ1110,1120,1130及び1140を含むループへと進む。
【0097】
ステップ1110で、アドレスカウンタにより指定される現アドレスにある各広域(動き)ベクトルに対し、公算値が発生される。この公算値は、次式により導出される。
公算=gmask(ベクトル、アドレス)・Lg
上式においてgmask(ベクトル、アドレス)は、当該位置の当該広域ベクトルに対する広域ベクトルマスク(例えば、図15に示したマスク)の状態を表すものであり、値Lg は定数である。
【0098】
いい換えると、考慮中の広域ベクトルに対する現アドレス位置に広域ベクトルマスクがセットされていれば、当該位置において当該ベクトルに公算値Lg が割当てられ、広域ベクトルマスクビットがセットされていなければ、公算値はゼロに設定されることになる。
【0099】
ステップ1120で、上述と同様にして書込みイネーブル信号W1,W2及びW3が導出される。実際に使用される式は、次のとおりである
【0100】
【数2】
【0101】
ステップ1130で、入力ベクトルメモリ800内の現アドレスにある動きベクトルが、書込みイネーブルW1,W2及びW3の制御の下に出力ベクトルメモリ850の1つに書込まれる。同時に、ステップ1110で設定された公算が、公算メモリ860の対応する1つにおける同じ位置に(同じく書込みイネーブルW1,W2及びW3の制御の下で)書込まれる。
【0102】
ステップ1140で、アドレス値がインクリメントされる。アドレス値が(max−x,max−y)、即ち、全アドレスが考慮され終わったことを示す、x及びy方向における最大値に達すると、処理は終了する。最大x及びy値に達しなければ、制御は新しいアドレス値と共にステップ1110に回される。
【0103】
図19の説明では、ステップ1110で割当てられた広域ベクトル公算は、当該位置における広域ベクトルマスクビットの状態と定数Lg とのみによって決定された。他の具体構成では、値Lg も変数である。この方法を次に図20を参照して説明する。この図は、図10の頻度アレイ600の一部を示すものである。
【0104】
頻度アレイ600において、アレイ内の1位置に記憶された頻度値Nは、アレイ内の当該頻度値のx及びyアドレスに対応する水平及び垂直成分をもつ動きベクトルの発生頻度(入力フィールド対全体にわたる)を表す。実際には、前述のように、夫々動きベクトルが所定量以上異なる8つの最高頻度値を頻度アレイ600の中で検出することにより、8つの広域動きベクトルを導出する。
【0105】
頻度アレイ600または、映像全体のパンする動きの検出にも用いられる。この具体構成では、該検出を、広域ベクトルの1つの発生頻度を表す頻度値N1 の周りの3×3グリッドを形成する9つの頻度値N1 〜N9 を合算することによって行う。いい換えると、8つの広域ベクトルを導出するために上述のように8つの最高頻度値を検出し、それから、それら8つの値の各々の周りの3×3グリッドにおける頻度値を合算する。
【0106】
広域動きベクトルのどれか1つに対する3×3グリッドの頻度値の和が、映像対全体にわたって検出された有効な動きベクトルの数の所定比率(例えば、1/4)を越えると、これは、映像の大部分がほぼ同じ動きをしている(例えば、カメラのパンが行われている。)ことを示す。このことは、ベクトル減数処理でもっと大きな重みを広域ベクトルに与えてよいことを意味する。
【0107】
したがって、次の場合には「パン」フラグがセットされる。
パンフラグがセットされると、、これは、広域動きベクトルに対する公算値を増すべきであることを示す。これは、パンフラグがセットされたとき、値Lg を増すことによって行うことができる。
【0108】
図21は、図17のステップ930、即ち、投影局部動きベクトルに対する公算値の設定を行うのに必要なステップを詳細に示すフローチャートである。
図21において、出力ベクトルメモリ850及び公算メモリ860における位置のアドレスを表すアドレスカウンタが、ステップ1200で(0,0)に設定される。制御はステップ1210に進み、そこで、2つのオフセットカウンタi及びjが夫々(0,0)の値にセットされる。
制御はそれから、ステップ1220,1230,1240及び1250を含むループに進む。
【0109】
ステップ1220で、アドレスカウンタにより指定される現アドレス、ベクトルの大きさと方向、及びオフセットカウンタによって決まる投影(された)アドレスにある各局部動きベクトルに対し、公算値が発生される。
【0110】
(i,j)=(0,0)の場合、この公算値は次式より導出される。
g(f,0,0)=(1−fX )・(1−fy )
ただし、fX はベクトル投影加算器830(図16)によって発生される水平アドレス成分の小数部分、fy はベクトル投影加算器830によって発生される垂直アドレス成分の小数部分を示す。
【0111】
g(f,0,0)の値は、現在の動きベクトルに沿って投影された、入力フィールドの架空のサーチブロックと、ベクトル投影加算器830の出力の整数部分によって指定されるアドレスにおける出力映像のブロックとの間の交差面積を表す。該面積は、サーチブロックの面積の一部分として表すことができる。この概念を図22に図式的に示す。同図において、陰影を付した面積1300は、現動きベクトルに沿って投影されたサーチブロック1310と、ベクトル投影加算器830の出力の整数部分に対応するアドレス、即ちFX ,Fy にある出力映像のブロック1320との交差面積を表す。図22にはまた、その小数値fX 及びfy をも示す。同図より、面積1300は、ブロック1320の面積の一部分(1−fX )・(1−fy )に等しいことが明らかである。
【0112】
一般に、投影サーチブロックは、出力フィールドの2×2アレイの4つのブロックと交差する。これらの交差されるブロックの投影アドレスに対する位置は、オフセットカウンタ(i,j)によって指定される。図23は、投影サーチブロック1310と、(0,1)だけ、即ち水平に0ブロック、垂直に1ブロックだけオフセットした(ずれた)ブロックとの間の交差面積1330を示す。図24は、投影サーチブロック1310と、(1,0)だけ、即ち水平に1ブロック、垂直に0ブロックずれたブロックとの間の交差面積1340を示す。図25は、投影サーチブロック1310と、(1,1)だけ、即ち水平に1ブロック、垂直に1ブロックずれたブロックとの間の交差面積1350を示す。
【0113】
これらの近隣ブロックに割当てるべき公算値は、夫々の交差面積を1ブロックの面積の一部分として計算することによって決定される。ただし、投影サーチブロックが出力映像のブロックと正確に重なる(一方又は両方の方向において)特殊な場合には、上記近隣ブロックに対する公算値を、交差されるブロックに対する公算値の或る比率として計算する必要がある。
【0114】
上記3つの近隣公算値の導出は、したがって次のようになる。
上式において、Tは定数(1より小さい)である。
【0115】
図26は、図23,24,25に示した2×2アレイのブロックを囲む12の近隣ブロック1400への公算(値)の割当てを示す。
図26の各ブロックは、ブロック(1320)に対する夫々のオフセット値(i,j)と共に示してある。各ブロック1400について、矢印は、当該ブロック1400に対する公算を得るため、公算値をどのブロックから修正したかを示す。詳しくは、公算値をブロック1400に割当てるための計算に、次の式を使用する。
g(f,−1,−1)=g(f,0,0)・T
g(f,−1,0)=g(f,0,0)・T
g(f,−1,1)=g(f,0,1)・T
g(f,−1,2)=g(f,0,1)・T
g(f,0,−1)=g(f,0,0)・T
g(f,0,2)=g(f,0,1)・T
g(f,1,−1)=g(f,1,0)・T
g(f,1,2)=g(f,1,1)・T
g(f,2,−1)=g(f,1,0)・T
g(f,2,0)=g(f,1,0)・T
g(f,2,1)=g(f,1,1)・T
g(f,2,2)=g(f,1,1)・T
これらの式において、Tは定数(1より小)である。
【0116】
図21のステップ1230で、3つの書込みイーネブル信号が、現在の投影アドレス及び現オフセット値(i,j)にある現在の投影動きベクトルに対して導出される。書込みイネーブル信号の導出式は、次のとおりである。
【0117】
【数3】
【0118】
書込みイネーブル信号W1,W2及びW3に応答して、現在のベクトルが出力ベクトルメモリ850に書込まれ、公算は公算メモリ860に書込まれるが、そのアドレスは、ベクトル投影加算器830の現出力の整数部分、即ち、現ベクトルの投影アドレスにオフセット値(i,j)を加えたものに等しい。
【0119】
ステップ1250で、オフセット値(i,j)の次の組が選択され、制御はステップ1220に戻る。
上述の計算の相互依存性により、ステップ1220で上述の式の全部を計算するために、ステップ1250で、オフセットカウンタi及びjを簡単に(−1,−1)から(2,2)へインクリメントできない。その代わりに、ステップ1250では、(i,j)の値を次の順序で(0,0)からスタートして(2,2)で終わるように変えている。
(0,0) (0,1) (1,0) (1,1)
(−1,−1) (−1,0) (−1,1) (−1,2)
(0,−1) (0,2)
(1,−1) (1,2)
(2,−1) (2,0) (2,1) (2,2)
【0120】
ステップ1250で全オフセット値を使用し終わると、制御はステップ1260に進み、そこでアドレスカウンタがインクリメントされる。制御は再びステップ1210に戻り、考えられる全アドレス値が考慮され終わるまで続けられる(そのとき、プロセスは終了する。)。
【0121】
図27は、図17のステップ930(投影ベクトルに対する公算値の設定)を行う図16の装置の動作の考えられる他のモードを示す図である。図17の残りのステップは、既に述べたように行うことができる。
【0122】
図27において、連続2入力フィールドf0及びf1間での物体1500の動きは、動きベクトル1510で表されている。動きベクトル1510の投影は、図16に示したのと同じ方法で決定され、動きベクトル1510によって交差される出力フィールドのブロック1520が特定される。
【0123】
動きベクトル1510はそれから、(例えば)3の公算(値)でブロック1520に割当てられ、動きベクトルの方向によって変わる一層低い公算で隣接(近隣)ブロックに割当てられる。詳しくは、交差ブロック1520に対して右上及び左下の位置にある近隣ブロックには、他の近隣ブロックより高い公算が割当てられる。
【0124】
割当てる公算値を上述のように変化させると、動きベクトルの方向におおむね沿ってブロック1540に、動きベクトルの方向に沿っていないブロック1550より高い公算が当該動きベクトルに対して与えられる。ブロックが動きベクトルの方向に沿っているかどうかは、次のようにして決める。
a)動きベクトルが正の水平成分及び正の垂直成分をもつ場合、交差ブロックと左下及び右上の位置に隣接するブロックに、より高い公算値を与える。
b)動きベクトルが正の水平成分及び負の垂直成分をもつ場合、交差ブロックと右下及び左上位置に隣接するブロックに、より高い公算値を与える。
c)動きベクトルが非ゼロ水平成分及びほぼゼロの垂直成分をもつ場合、交差ブロックと水平方向に隣接するブロックに、より高い公算値を与える。
d)動きベクトルが非ゼロ垂直成分及びほぼゼロの水平成分をもつ場合、交差ブロックと垂直方向に隣接するブロックに、より高い公算値を与える。
【0125】
動きベクトルが特定方向にゼロ又は非ゼロの成分を有するかどうかは、動きベクトル発生時の無作為(ランダム)ノイズの影響を補償するように、或る範囲の値を用いて決定することができる。例えば、±5ピクセルまでの成分をもつ動きベクトルは、当該方向にゼロ成分を有すると考えてよいであろう。
【0126】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、以前に提案された動き補正ビデオ信号処理方式において、出力フィールドの一部分を正確に補間するのに必要な動きベクトルが、ベクトル減数処理によって使用できなくなる事態が発生するのを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】入力ビデオ信号の2連続フィールド間を動く物体の1次元図である。
【図2】図1の入力フィールドから発生された動きベクトルのアレイを示す図である。
【図3】出力フィールドのブロックへの動きベクトルのグループの割当てを示す図である。
【図4】2入力フィールド間の3/10時間位置にある出力フィールドの補間を示す図である。
【図5】2入力フィールド間の7/10時間位置にある出力フィールドの補間を示す図である。
【図6】本発明を用いうる動き補正テレビジョン方式変換装置のブロック図である。
【図7】飛越しフィールドの垂直サブサンプリングの簡単な例を示す図である。
【図8】動きベクトルの投影の例を示す図である。
【図9】出力フィールドの1ブロックと2以上の投影動きベクトルとが交差する場合の、動きベクトルの投影の例を示す図である。
【図10】図6の動きベクトル減数器の広域動きベクトルを検出する部分を示す図である。
【図11】動きベクトル減数器内の広域ベクトルマスク発生器を示す図である。
【図12】静止物体及び動く物体を含む映像の例を示す図である。
【図13】図12の車の動きベクトルの広域マスクアレイを示す図である。
【図14】マスクろ波処理の第1段階操作の例を示す図である。
【図15】ろ波された広域ベクトルマスクの例を示す図である。
【図16】図10の動きベクトル減数器の、出力映像の各ブロックに3つの動きベクトルを割当てる部分を示すブロック図である。
【図17】図16の装置の基本動作を示すフローチャートである。
【図18】図17のステップ910の詳細を示すフローチャートである。
【図19】図17のステップ920の詳細を示すフローチャートである。
【図20】図10の頻度アレイ600の一部を示す図である。
【図21】図17のステップ930の詳細を示すフローチャートである。
【図22】図21の動作の説明に供する図(その1)である。
【図23】図21の動作の説明に供する図(その2)である。
【図24】図21の動作の説明に供する図(その3)である。
【図25】図21の動作の説明に供する図(その4)である。
【図26】近隣ブロック1400への公算値の割当てを示す説明図である。
【図27】図17のステップ930における他の動作(本発明の第2実施例の動作)を示す説明図である。
【符号の説明】
800,810 局部動きベクトル発生手段
820,830,840 出力映像ブロック検出手段
850,860,870,880,890 割当て手段(公算値導出手段及び最高の公算値をもつ所定数の動きベクトルを検出する手段)
600,610 広域ベクトル導出手段
681,684 広域ベクトルマスク導出手段
340 動き補正補間器
430 ベクトル選択器(動きベクトル選択手段)
Claims (12)
- 入力ビデオ信号の時間的に隣接する入力映像の対応する対から出力ビデオ信号の出力映像を補間する動き補正ビデオ信号処理装置であって、
上記対の一方の入力映像の夫々のサーチブロックの、当該映像及び上記対の他方の映像間の映像の動きを表す動きベクトルを発生する手段と、
出力映像の時間的位置において空間的に分割された各ブロックのうち、各動きベクトルによって指し示されるブロックを検出する手段と、
出力映像の時間的位置における上記各ブロックについて、少なくとも、当該ブロックを指し示す動きベクトルと、当該ブロックと空間的に同じ位置にあるサーチブロックから発生した動きベクトルである局部動きベクトルとを含む動きベクトルの組の、当該ブロックのピクセルの補間の使用に対する適性を示す公算値を導出し、公算値の高い順の2以上の所定数の動きベクトルを当該ブロックに割当てる手段であって、当該ブロックを指し示す動きベクトルに対する公算値を、当該ブロックと、当該動きベクトルの方向に投影された当該動きベクトルに対応するサーチブロックとの間の交差面積に比例させて導出し、局部動きベクトルに対する公算値を、補間の使用に適することを示す定数として導出するものである、上記割当て手段と、
当該ブロックに割当てられた各動きベクトルによって指し示される入力映像対のテストブロック間の相関度を検出し、テストブロック間で最高相関度をもつ1つの動きベクトルを選択する手段と、
選択された1つの動きベクトルを用いて、入力映像対から出力映像の各ブロックのピクセルを補間する動き補正補間器と
を具えた動き補正ビデオ信号処理装置。 - 上記動きベクトルの組は、出力映像の当該ブロックに隣接する複数ブロックを指し示す複数の動きベクトルを含む請求項1の装置。
- 出力映像の時間的位置における上記各ブロックについて、当該ブロックに隣接するブロックを指し示す動きベクトルに対する公算値は、当該ブロックと、該動きベクトルの方向に投影された該動きベクトルに対応するサーチブロックとの間の交差面積に比例する請求項2の装置。
- 出力映像の時間的位置における上記各ブロックについて、当該ブロックに隣接するブロックを指し示す動きベクトルに対する公算値は、上記隣接するブロックについての該動きベクトルに対する公算値よりも低く、且つ、当該ブロックが該動きベクトルの方向に沿っていない位置にある場合よりも該動きベクトルの方向に沿った位置にある場合に高く決定される請求項2の装置。
- 複数の動きベクトルのうち最も共通するものから選択された複数の異なる動きベクトルを含む広域動きベクトルを導出する手段と、
出力映像の時間的位置における上記各ブロックについて、当該ブロックにおける局部動きベクトルと各広域動きベクトルとを比較し、当該局部動きベクトルが各広域動きベクトルと同一又は類似か否かを示す広域動きベクトル・マスクを導出する手段と
を具え、
上記動きベクトルの組は広域動きベクトルを含み、
出力映像の時間的位置における上記各ブロックについて、各広域動きベクトルに対する公算値は、同一又は類似であることを示す広域動きベクトル・マスクが導出された広域動きベクトルでは一定値に決定され、同一又は類似でないことを示す広域動きベクトル・マスクが導出された広域動きベクトルではゼロに決定される請求項1〜4のいずれかの装置。 - 各広域動きベクトルについて、当該広域動きベクトルの発生頻度と、当該広域動きベクトルと垂直又は水平成分が近い動きベクトルの発生頻度とを合算し、いずれかの広域動きベクトルについて合算した発生頻度が、入力映像対全体にわたって発生された動きベクトルの数に対して所定比率を越えているかどうかを検出することにより、入力映像のパンされる動きを検出する手段を具える請求項5の装置。
- 出力映像の時間的位置における上記各ブロックについて、入力映像のパン運動が検出され、且つ、同一又は類似であることを示す広域動きベクトル・マスクが導出された広域動きベクトルに対しては、公算値が増やされる請求項6の装置。
- 上記割当て手段は、
出力映像の時間的位置における上記各ブロックに、動きベクトルの組のうち公算値の高い順の2以上の所定数の動きベクトルと、ゼロ動きベクトルとを割当てる請求項1の装置。 - 入力映像が入力飛越しビデオ信号の連続するフィールドを含む請求項1〜8のいずれか1項の装置。
- 出力映像が出力飛越しビデオ信号のフィールドを含む請求項1〜9のいずれか1項の装置。
- 出力ビデオ信号の各出力映像の時間的位置を決め、各出力映像の補間に用いるために、入力ビデオ信号の各入力映像のうち当該出力映像に時間的に最も近い入力映像の対を選択する手段
を有し、上記入力映像の対から出力映像を補間することによって入力ビデオ信号のテレビジョン標準方式を変換する装置であって、
請求項1〜10のいずれか1項の装置を含むテレビジョン標準方式変換装置。 - 入力ビデオ信号の時間的に隣接する入力映像の対応する対から出力ビデオ信号の出力映像を補間する動き補正ビデオ信号処理方法であって、
上記対の一方の入力映像の夫々のサーチブロックの、当該映像及び上記対の他方の映像間の映像の動きを表す動きベクトルを発生するステップと、
出力映像の時間的位置において空間的に分割された各ブロックのうち、各動きベクトルによって指し示されるブロックを検出するステップと、
出力映像の時間的位置における上記各ブロックについて、少なくとも、当該ブロックを指し示す動きベクトルであると、当該ブロックと空間的に同じ位置にあるサーチブロックから発生した動きベクトルである局部動きベクトルとの、当該ブロックのピクセルの補間の使用に対する適性を示す公算値を導出し、公算値の高い順の2以上の所定数の動きベクトルを当該ブロックに割当てるステップであって、当該ブロックを指し示す動きベクトルに対する公算値を、当該ブロックと、当該動きベクトルの方向に投影された当該動きベクトルに対応するサーチブロックとの間の交差面積に比例させて導出し、局部動きベクトルに対する公算値を、補間の使用に適することを示す定数として導出するものである、上記割当てステップと、
当該ブロックに割当てられた各動きベクトルによって指し示される入力映像対のテストブロック間の相関度を検出し、テストブロック間で最高相関度をもつ1つの動きベクトルを選択するステップと、
選択された1つの動きベクトルを用いて、入力映像対から出力映像の各ブロックのピクセルを補間するステップと
を含む動き補正ビデオ信号処理方法。
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