JP3903703B2 - 順次走査変換回路 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像のフォーマット変換回路に関するものであり、特にインターレース形式の画像信号をノンインターレース信号に変換する順次走査変換回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、NTSC信号のようなインターレース形式の信号をノンインターレース形式の表示装置に表示する場合、画像のフォーマット変換（順次走査化）が必要である。従来から、この順次走査化において、静止画については、１フィールド前のインターレース形式の画像信号の走査線を、現在の画像信号の補間走査線として挿入するフィールド間補間、動画については現在のフィールドのみを用い、例えば１走査線（以降１ラインと記す）離れたライン間で平均して補間走査線として挿入するフィールド内補間を行う。そして、１または２フィールド離れた画像信号間での動きの度合い（動き量）に応じてフィールド間補間とフィールド内補間を適応的に切り替える適応走査線補間が一般的に用いられている。この、適応走査線補間については、クリアビジョンハンドブック（郵政省放送行政局技術可監修、クリアビジョン普及促進協議会編、兼六館発行）P１３９−１５５で述べられており、P１４２の図６−１８に回路例が記載されている。上記文献では類似した構成例も述べられているが、基本的には上述した動き検出回路により静止画処理と動画処理を適応的に切り替えるというものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した動画処理では、ライン間の平均で補間信号を生成する。その一例について、図７を用いて説明する。図７（１）はノンインターレースの画像であり、台形の図形が右方向に動いているものとする。これを、例えばNTSC方式で伝送する場合、最初のフィールド（ｎ）は図７（２）のように白抜きのラインは間引かれ、次のフィールド（ｎ＋１）は、動いた分だけ右にシフトするとともに、フィールド（n）で伝送されなかったラインを伝送するように図７（３）のように間引かれる。例えば、この（２）のフィールドに対して、上述のライン間補間を行うと、（４）に示すように間引かれた白抜きの部分は上下ラインの平均となり、台形図形の斜め部分では、「白」と「黒」の平均となるため「グレー」の信号を生ずる。このグレーの部分により、斜め線がギザギザになって見えたり、動きの量によってはギザギザがフリッカのようにちらついて見える。この現象は、動き適応補間の動
き検出により動画処理が選択されて生ずるが、仮にフィールド間補間をおこなうとフィールドごとに動いている部分がずれた位置に画像が補間され、２重像のような、さらに顕著な妨害となってしまう。したがって、上記従来技術の動き適応走査変換においては上記ギザギザは避けられない。
【０００４】
これに対してフィールド間の動きに応じて、補間する画像をずらしたうえでフィールド間で補間することが考えられるが、動き量を誤検出した場合には、やはり２重像のような大きな妨害となってしまう。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、特許請求の範囲に記載された構成を特徴とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１に本発明に係る順次走査変換回路の実施の形態の一例を示す。１はインターレース形式の画像信号入力端子、２はノンインターレースに変換された画像信号出力端子、３は動き適応走査変換部（以下、ＭＡ変換部と呼ぶ）、４は倍速処理部、５aおよび５bは１フィールド遅延回路としてのフィールドメモリ、６は画像の動きベクトル検出部（以下、ＭＶ検出部と呼ぶ）、７は動き補償部、８は誤差演算部、９は合成回路（ＭＩＸ）である。
【０００７】
ＭＡ変換部３では、例えば従来技術で述べたような動き適応走査変換を行い、入力されたフィールドのそのままの信号（実走査線：R）と、動きに応じて静止画、動画で別々の処理をして合成した補間走査線（I）を出力する。フィールドメモリ５a、５bではそれぞれ入力される（R）（I）信号の１フィールド遅延を行うので、フィールドメモリ５a出力は入力画像（現フィールド）に対して１フィールド前、フィールドメモリ５b出力は２フィールド前の画像信号となる。ＭＶ検出部６では、現フィールドと２フィールド前の画像信号を用いて、２フィールド前の画像に対して現フィールドまでに動いた方向と大きさを動きベクトル（MV）として検出し出力する。この動きベクトル検出については、例えば画像を縦方向ｍ画素、横方向ｎ画素（ｍ、ｎは自然数）のブロックに分割し、そのブロックごとに動きベクトルを検出する。この手法については画像圧縮方式であるMPEG2による画像圧縮方式でも用いられており、回路についても様々な実現方法があるため、ここでの説明は省略する。次に、動き補償部７は、ＭＶ検出部６が検出する動きベクトルMVにより動きの補償を行う。ここで、ＭＶ検出部６の出力MVは、現フィールドと２フィールド前の２フィールド間における動きを示している。したがって、動き補償部７では、MVを1/2して、１フィールド前の画像信号を、現信号の位置に合わせるように動き量の補償、つまり画像の位置を移動する処理を行う。そして、現信号の補間走査線（I）の位置に対応する動き補償走査線（MCデータ）と、現信号の実走査線（R）の位置に対応する動き補償走査線を出力する。誤差演算部８では、現信号の（R）（I）と、動き補償部７の出力走査線の比較を行い、その誤差を検出し、合成制御係数kcを出力する。ここで、誤差演算部８は図１に示したように、現フィールドの（R）（I）に対する動き補償部７出力の２つの動き補償走査線を用いて誤差検出を行ってもよいし、現フィールドの（R）に対する動き補償走査線、または現フィールドの（I）に対する動き補償走査線（MCデータ）のみを用いて補償誤差検出を行ってもよい。また、誤差検出方法としては例えば現フィールドの走査線と補償走査線の差分をとり、所定の補償誤差しきい値と比較した大小で合成係数ｋｃを発生することにより実現できる。次に、合成回路（ＭＩＸ）９では誤差演算部８から出力された合成係数ｋｃにより、現フィールドの補間走査線（I）と動き補償走査線（MCデータ）を合成する。そして倍速処理部４は現フィールドの実走査線（R）と合成回路（ＭＩＸ）９出力の補間走査線を、ノンインターレースの同期のラインごとに交互に出力することにより、出力端子２からノンインターレースに変換された画像信号が得られる。
【０００８】
以上の動作において、例えば、誤差演算部８の出力ｋｃは検出誤差が大きいときには大きな値をとり、検出誤差が小さいときに小さな値をとるようにし、合成回路（ＭＩＸ）９はｋｃが大きいほど現フィールドの補間走査線成分を多く出力し、ｋｃが小さいほど動き補償走査線（MCデータ）を多く出力するようにする。
【０００９】
ＭＶ検出部６では、いかなる動きに対しても正確な動きベクトルを検出することが理想であるが、実際には回路規模を考えると極端に大きな動きがある場合や、画像の内容によっては間違った動きベクトルを検出することがあり得る。
【００１０】
上述した説明で、補償誤差が大きいということは、動き補償結果が現フィールドの内容に対して大きく異なるということであり、この場合は検出した動きベクトルが間違っている可能性が高い。上記構成では、その場合には、動き適応走査線補間の結果を用いるように制御するので、間違った動きベクトルでの動き補償による画像の破綻を防止できる。
【００１１】
なお、上記ＭＡ変換部３は、必ずしも動き適応でなくてもよく、例えばフィールド内補間のみで、補間走査線（I）を生成しても本実施形態の効果に対してなんら影響はない。
【００１２】
次に、図２に本発明に係る順次変換回路の他の実施形態を示す。１０は誤差演算部８が出力する合成係数kcとＭＡ変換部３における動き検出係数kmにより合成回路（ＭＩＸ）９を制御する論理部であり、図１と同一符号のものは同一機能を有するものとする。ＭＡ変換部３の動き検出係数は、例えば動きが大きいときに大きな値を出力するものとして、図８を用いて補間走査線の合成動作を説明する。図８は、合成回路（ＭＩＸ）９出力に得られる補間走査線の生成方法と、上記合成係数（以下では、「動き補償誤差」と呼ぶ場合もある）kc、動き量kmの関係を示している。まず、ＭＡ変換部３では、所定の動き適応しきい値を基準とし、kmがそれ以下である場合には静止画領域であると判断し、静止画処理（例えば、フィールド間補間）を行い、補間走査線（I）を出力する。静止画領域では、動き補償処理を行う必要がないため、論理部１０を介して、合成回路（ＭＩＸ）９では（I）をそのまま出力するように制御を行う。次に、ＭＡ変換部３では、動き量kmが動き適応しきい値よりも大きい場合には動画領域であると判断し、動画処理（例えば、フィールド内補間）を行い、補間走査線（I）を出力する。同時に、図１にて述べた動きベクトルMVによる動き補償処理、補償誤差検出処理を行い、合成係数kcを生成する。論理部１０は、この合成係数kcが所定の動き補償しきい値よりも大きい場合には（I）をそのまま出力し、動き補償しきい値よりも小さい場合には動き補償走査線（MCデータ）を出力するように制御する。以上の説明のように、静止画の場合（kmが小の場合）には、ＭＡ変換部３による静止画補間、動画（kmが大）でかつ動き補償誤差が小さい場合（kcが小の場合）には動き補償走査線補間、動画（kmが大）でかつ動き補償誤差が大きい場合（kcが大の場合）にはＭＡ変換部３による動画補間がなされるように、論理部１０により制御を行う。
【００１３】
次に、図３に本発明に係る順次変換回路の更に他の実施形態を示す。１１は差分演算部、１２は感度調整部であり、図１と同一符号のものは同一機能を有するものとする。また本実施形態では、誤差演算部８に、ＭＡ補間部３からの実走査線（ R ）と、動き補償部７からの現信号の実走査線（ R ）の位置に対応する動き補償走査線とが入力され、それらから補償誤差検出を行っている。すなわち、本実施形態は、現フィールドの（ R ）に対する動き補償走査線のみを用いて補償誤差検出を行う例を示している。差分演算部１１は、現フィールドと１フィールド前の画像の差分をとり出力し、感度調整部１２では、その差分出力から微小成分除去、利得調整などを行い、動き量kmfを生成する。論理部１０では、kcとkmfを用いて図２の実施形態で述べた内容と同様な制御を行う。本実施形態では、補間走査線の合成処理に１フィールド間の動き量を用いることにより、動き適応処理において一般的に用いられる２フィールド間の動き検出で検出できないような動きを検出でき、より正確な合成処理が可能になる。
【００１４】
次に、図４に本発明に係る順次変換回路の更に他の実施形態を示す。２５は選択回路（ＳＷ）、２６は選択回路の制御信号入力端子である。本実施形態の一例では倍速処理部４のあとで動き補償処理を行うようにしている。したがって、倍速変換出力のうち、実走査線についてはそのまま出力し、補間走査線についてのみ前述してきた動き補償処理を行うように選択回路（ＳＷ）２５を制御する。この制御によって図２の実施形態の一例と同様な効果が得られる。
【００１５】
次に、図５に本発明に係る順次変換回路の更に他の実施形態を示す。２７は直列―並列変換回路（以下S/P変換回路と記す）、２８は並列―直列変換回路（以下P/S変換回路と記す）であり、図１と同一符号のものは同一機能を有する。S/P変換回路２７は倍速処理部４の出力をライン単位にmラインの並列データに変換する。（図５では一例として２ラインの並列データとしている。）そして、P/S変換回路２８では、ｍラインの並列データを直列データに変換して出力する。先に述べたように、ＭＶ検出部６ではブロック単位での動きベクトル検出を行う。例えば、垂直方向にm画素のブロックで処理を行う場合、画像信号もm画素単位として入力し、処理したほうが回路構成が単純にでき、制御も容易にできる。本実施形態の一例により、ＭＶ検出部６や動き補償部７などの回路構成を単純な構成にできる効果がある。
【００１６】
次に、図６に本発明に係る順次変換回路の更に他の実施形態を示す。２１は動き検出部、２２はフィールド（Ｆ）内補間回路、２３はフィールド（Ｆ）間補間回路、２４は合成回路（ＭＩＸ）であり、図１と同一符号のものは同一機能を有する。本実施形態の一例では、ＭＶ検出部６、フィールドメモリ５a、５bへの入力信号がインターレース形式としている。動き補償の動作としてはこれまでの実施形態と同様である。誤差演算部８では動き補償部７の出力MCデータとフィールド内補間回路２２の補間出力とにより補償誤差を検出し、合成係数kcを出力する。以降の動作は図１の実施形態と同様である。本実施形態でも図１の実施形態と同様な効果が得られる。なお、本実施形態の一例においても図２と同様に動き適応処理における動き量km、または、図３と同様なフィールド間の動き量kmfを用いて合成回路（ＭＩＸ）９を制御するようにしても同様な効果が得られることは言うまでもない。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、動きベクトル検出結果が間違っていた場合は、動き補償結果を用いず、動き適応走査変換による補間結果を出力するため画像の破綻（間違った動きベクトルでの動き補償をした場合の画像の劣化）が防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における順次走査変換回路の実施形態の一例を示すブロック図である。
【図２】本発明における順次走査変換回路の実施形態の一例を示すブロック図である。
【図３】本発明における順次走査変換回路の実施形態の一例を示すブロック図である。
【図４】本発明における順次走査変換回路の実施形態の一例を示すブロック図である。
【図５】本発明における順次走査変換回路の実施形態の一例を示すブロック図である。
【図６】本発明における順次走査変換回路の実施形態の一例を示すブロック図である。
【図７】順次走査変換の補間処理の画像イメージの一例を示す図である。
【図８】本発明における順次走査変換の補間走査線生成制御の一例を示す図である。
【符号の説明】
１…インターレース画像入力端子、２…ノンインターレース画像出力端子、３…動き適応走査変換部（ＭＡ変換部）、４…倍速処理部、５a、５b…１フィールドメモリ、６…動きベクトル検出部（ＭＶ検出部）、７…動き補償部、８…誤差演算部、９…合成回路（ＭＩＸ変換部）。

Claims (1)

1. 入力されるインターレース形式の画像信号をノンインターレース信号に変換する際に補間走査線を生成するものであって、該画像信号の動きに応じてフィールド間補間もしくはフィールド内補間を用いて前記補間走査線を生成する動き適応走査変換回路を有し、該動き適応走査変換回路からの信号を用いて前記インターレース形式の画像信号を順次走査形式の画像信号に変換する順次走査変換回路において、
   前記動き適応走査変換回路からの補間走査線と前記画像信号の実走査線とを１フィールド遅延するための第１フィールドメモリと、
   前記第１フィールドメモリで遅延された補間走査線及び実走査線とを更に１フィールド遅延するための第２フィールドメモリと、
   前記第２フィールドメモリで遅延された補間走査線及び実走査線と、前記動き適応走査変換回路からの補間走査線及び実走査線とを用いて、m×ｎ画素（m、nは自然数）のブロック単位で２フィールド間の画像信号の動きを検出する動きベクトル検出部と、
   前記第１フィールドメモリで遅延された動き補間走査線及び実走査線を、前記動きベクトル検出回路で検出された動きベクトルを用いて動き補償して動き補償走査線を生成する動き補償部と、
   前記動き補償部からの動き補償走査線と前記動き適応走査変換回路からの補間走査線または前記画像信号の実走査線とを比較して誤差を検出するとともに、該検出された誤差と所定の補償誤差しきい値とを比較して合成係数を生成し出力する誤差演算部と、
   前記誤差演算部から出力された前記合成係数に従って、前記動き適応走査変換回路からの補間走査線と前記動き補償部からの動き補償走査線とを合成して出力する合成回路と、
   を備え、前記誤差演算部は、前記検出された誤差が前記補償誤差しきい値よりも大きいときは前記動き補償走査線よりも前記補間走査線の成分を多くし、前記検出誤差が前記補償誤差しきい値よりも小さいときは前記補間走査線よりも前記動き補償走査線の成分を多く合成するための前記合成係数を生成し、
   前記合成回路から出力された走査線と前記画像信号の実走査線とを用いて順次走査形式の画像信号を生成することを特徴とする順次走査変換回路。

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