JP4222090B2 - Moving picture time axis interpolation method and moving picture time axis interpolation apparatus - Google Patents

Moving picture time axis interpolation method and moving picture time axis interpolation apparatus Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動画像時間軸補間方法及び動画像時間軸補間装置に係り、特に入来動画像信号の画像レートと異なった画像レートの動画像信号を得るために、元の動画像信号に存在しない時間のフレームないしフィールドを、入来動画像信号から補間して形成し、入来動画像信号の実効フレーム(フィールド)レートを変化させる動画像時間軸補間方法及び動画像時間軸補間装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
通常のNTSC方式のテレビ信号は、インターレース走査で毎秒60フィールドなので、動画像の動きのスムーズさにおいてあまり問題はない。これに対し、映画など毎秒24駒ないし30駒のフィルム映像や、毎秒30フレームの順次走査で作られたコンピュータグラフィックス画像などは、動画像に動きの不自然さ(ジャダー、ジャーギネス)がある。
【0003】
一方、PAL方式やSECAM方式のテレビ信号は、毎秒50フィールドなので、NTSC方式で放送や表示するためには、毎秒60フィールドに変換する必要がある。また、PAL方式やSECAM方式は、フィールド周波数が低いので、大画面フリッカが問題となり、表示においては50フィールドではなく、75フィールドや100フィールドに変換することが望まれる。
【0004】
このように、入力動画像信号と異なった画像レートの動画像信号に変換する場合、画像の動きが自然であることが望まれる。そのため、動き補償補間として時間的に存在しないフレームやフィールドを形成し、スムーズな動きで実効画像レートを変化させる動き補償を行う動画像レート変換方法(動画像時間軸補間方法)は、従来より提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
【0005】
すなわち、特許文献1には、動きベクトルに基づいて動き補正した動き補正フィールドを所定のフィールド内挿比にて加重加算して内挿フィールドを得る場合に、フィールド内挿比をフィールドの位相関係により定まる値及び動きベクトルの値に基づいて適応的に切り替える動画像時間軸補間方法が開示されている。
【0006】
また、特許文献2には、画像信号に基づいてブロック単位動きベクトルを探索し、ブロック単位動きベクトルに基づいて画素単位動きベクトルを生成し、画素単位動きベクトルに基づいて生成した画像信号の内挿フレーム又は画像信号のフレームの信号で生成した画像信号の内挿フレームを用いて画像信号のフレーム数を変換する方法が開示されている。
【0007】
また、従来、図4のブロック図に示す動画像補間装置も知られている。図4は毎秒30フレームの順次走査画像信号を毎秒60フレームの順次走査画像信号に変換する動画像補間装置を示しており、画像入力端子1より入力された毎秒30フレームの順次走査画像信号は、フレーム遅延器2、動き推定器51、動き補償器6及びフレームバッファ10にそれぞれ供給される。フレーム遅延器2は、入力された毎秒30フレームの順次走査画像信号を、略1フレーム分遅延させる。
【0008】
動き推定器51は、画像入力端子1からの毎秒30フレームの順次走査画像信号と、フレーム遅延器2で略1フレーム分遅延された毎秒30フレームの順次走査画像信号とが入力され、補間する時間位置の前後のフレーム間のマッチングから補間画像の各部分の動きベクトル(MV)を求める。ここで各部分は8×8画素などのブロックなどであるが、より細かなブロックや方形ブロックでない場合もある。
【0009】
動き補償器6は、画像入力端子1からの毎秒30フレームの順次走査画像信号を、動き推定器51からのMVに従って空間的に移動させる。動き補償器7は、フレーム遅延器2の出力である略1フレーム遅延した毎秒30フレームの順次走査画像信号を、動き推定器51からのMVに従って空間的に移動させる。ここで、両方の動き補償器6及び7に対してMVは共通であるが、移動させる方向は動き補償器6と動き補償器7で逆となる。
【0010】
動き補償器6で動き補償された入力画像信号と、動き補償器7で逆向きに動き補償された1フレーム遅延画像信号は加算器8で加算された後、2で除算されて補間画像となる。この補間画像はフレームバッファ11に蓄えられ、2倍の速度で読み出される。同様に、画像入力端子1からの入力順次走査画像信号もフレームバッファ10に蓄えられ、2倍の速度で読み出される。入力画像信号の1フレーム時間で、フレームバッファ10に保持されている入力画像信号と、フレームバッファ11に保持されている補間画像信号が交互に読み出され、スイッチ12を介して画像出力端子13に2倍の画像レート、すなわち毎秒60フレームの順次走査画像信号として出力される。
【0011】
この従来装置による補間の様子を図5に示す。同図において、一つの円は1画素であり、濃淡は画素値を示す。縦の連続は、走査線の一部または垂直方向の画素列を示す。また、実線で示されたものは毎秒30フレームの入力順次走査画像信号であり、破線で示されたものは補間画像信号である。中央が現在の被補間画素であり、濃く細い矢印が前後フレーム間の相関が高いMVで、薄く太い矢印がそのMVによる動き補償補間である。図5は、画素が時間と共に緩やかに動いているが、動き補償により適切な補間ができることが分かる。
【0012】
【特許文献1】
特開平10−23374号公報
【特許文献2】
特開平11−112939号公報
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上述した従来の動画像時間軸補間装置及び方法は、被補間画像(フレームまたはフィールド)の前後の画像の相関に基づいて補間を行うため、前後の画像間で変化が大きい場合に、相関が良好な画像部分がなく、適切な補間ができないといった問題がある。また、従来は動きベクトルは1種類のみが求められたので、唯一求められた動きベクトルが不適切であると、補間は適切に行われない。
【0014】
本発明は以上の点に着目してなされたもので、時間的に順方向となる補間画像と逆方向となる補間画像を得て、被補間画像間の相関および確からしさに従って両補間画像を適応加算し最終的な補間画像を得ることで、時間変化の大きな画像部分も適切な補間画像が形成される動画像時間軸補間方法及び動画像時間軸補間装置を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の動画像時間軸補間方法は、入来動画像から時間的に異なる補間画像(フレーム乃至フィールド)を生成し、入来動画像と補間画像から新たな動画像を形成する動画像時間軸補間方法であって、生成されるべき補間画像に対し時間的に未来の入来動画像のフレーム又はフィールドを、当該画像に対して画像間相関を用いて動き推定した結果により得た逆方向の動きベクトルに基づき動き補償した逆方向補間画像と、その動き推定での画像間相関の程度を逆方向補間画像の信頼度の情報として得る第1のステップと、生成されるべき補間画像に対し時間的に過去の入来動画像のフレーム又はフィールドを、当該画像に対して画像間相関を用いて動き推定した結果により得た順方向の動きベクトルに基づき動き補償した順方向補間画像と、その動き推定での画像間相関の程度を順方向補間画像の信頼度の情報として得る第2のステップと、順方向補間画像と逆方向補間画像の補間画像間類似度を求める第3のステップと、逆方向補間画像の信頼度の情報と、順方向補間画像の信頼度の情報と、補間画像間類似度とに応じて、補間画像間類似度が高い場合は加算比率を均等に、補間画像間類似度が低い場合は信頼度の高い方の補間画像の加算比率が大きくなるように、順方向補間画像と逆方向補間画像とを適応加重加算して補間画像を生成する第4のステップと、入来動画像と生成した補間画像とから新たな動画像を形成する第5のステップとを含むことを特徴とする。
【0016】
また、上記の目的を達成するため、本発明の動画像時間軸補間装置は、入来動画像から時間的に異なる補間画像(フレーム乃至フィールド)を生成し、入来動画像と補間画像から新たな動画像を形成する動画像時間軸補間装置であって、生成されるべき補間画像に対し時間的に未来の入来動画像のフレーム又はフィールドを、当該画像に対して画像間相関を用いて動き推定した結果により得た逆方向の動きベクトルに基づき動き補償した逆方向補間画像と、その動き推定での画像間相関の程度を逆方向補間画像の信頼度の情報として得る逆方向補間手段と、生成されるべき補間画像に対し時間的に過去の入来動画像のフレーム又はフィールドを、当該画像に対して画像間相関を用いて動き推定した結果により得た順方向の動きベクトルに基づき動き補償した順方向補間画像と、その動き推定での画像間相関の程度を順方向補間画像の信頼度の情報として得る順方向補間手段と、順方向補間画像と逆方向補間画像の補間画像間類似度を求める相関検出手段と、逆方向補間画像の信頼度の情報と、順方向補間画像の信頼度の情報と、補間画像間類似度とに応じて、補間画像間類似度が高い場合は加算比率を均等に、補間画像間類似度が低い場合は信頼度の高い方の補間画像の加算比率が大きくなるように、順方向補間画像と逆方向補間画像とを適応加重加算して補間画像を生成する適応加重手段と、入来動画像と生成した補間画像とから新たな動画像を形成する動画像形成手段とを有する構成としたものである。
【0017】
上記の本発明の動画像時間軸補間方法及び装置では、補間画像に対し時間的に未来の入来動画像のフレーム又はフィールドを動き補償した逆方向補間画像を形成すると共に、補間画像に対し時間的に過去の入来動画像のフレーム又はフィールドを動き補償した順方向補間画像を形成し、これら逆方向補間画像と順方向補間画像の各信頼度の情報と、逆方向補間画像と順方向補間画像の補間画像間類似度とに応じて、逆方向補間画像と順方向補間画像を適応加重加算して補間画像信号を得るようにしたため、常に適切な方の補間画像から最終的な補間画像信号を形成することができる。
また、本発明の動画像時間軸補間方法及び装置は、上記の第4のステップ又は適応加算手段を、逆方向補間画像の信頼度の情報と、順方向補間画像の信頼度の情報と、補間画像間類似度とに応じて、補間画像間類似度が高いほど加算比率が均等に近くなるように順方向補間画像と逆方向補間画像とを加算し、補間画像間類似度が低くなり逆方向補間画像の信頼度が順方向補間画像の信頼度よりも高い場合には、逆方向補間画像の加算比率が順方向補間画像の加算比率よりも大きくなるように順方向補間画像と逆方向補間画像とを加算し、補間画像間類似度が低くなり順方向補間画像の信頼度が逆方向補間画像の信頼度よりも高い場合には、順方向補間画像の加算比率が逆方向補間画像の加算比率よりも大きくなるように順方向補間画像と逆方向補間画像とを加算する適応加重加算を行って補間画像を生成する構成としてもよい。
【0018】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。図1は本発明になる動画像時間軸補間装置の一実施の形態のブロック図を示す。同図中、図4と同一構成部分には同一符号を付してある。本実施の形態は図4に示した従来装置と比較して、フレーム遅延器3及び4と、減算器9と、加重判定器14と、乗算器16及び17とが追加されており、動き推定器5及び15の処理動作が動き推定器51と大幅に異なる。
【0019】
図1において、画像入力端子1より入来した順次走査画像信号である動画像信号は、フレーム遅延器2と動き推定器5にそれぞれ供給される。フレーム遅延器2は、入力された動画像信号を略1フレーム分遅延させる。フレーム遅延器2の出力動画像信号は、フレーム遅延器3、動き推定器5及び15、動き補償器6、フレームバッファ10にそれぞれ供給される。フレーム遅延器3はフレーム遅延器2から入力された動画像信号を略1フレーム分遅延させ、フレーム遅延器4、動き推定器5及び15、動き補償器7にそれぞれ供給する。フレーム遅延器4は、フレーム遅延器3から入力された動画像信号を略1フレーム分遅延させ、動き推定器15に供給する。
【0020】
ここで、画像入力端子1からの入力動画像信号、フレーム遅延器2の出力遅延動画像信号、フレーム遅延器3の出力遅延動画像信号、フレーム遅延器4の出力遅延動画像信号は、それぞれ略1フレームずつ遅延した4フレームとして使われる。入力動画像信号を第1画像、フレーム遅延器2の出力遅延動画像信号を第2画像、フレーム遅延器3の出力遅延動画像信号を第3画像、フレーム遅延器4の出力遅延動画像信号は第4画像とする。
【0021】
動き補償器6は第2画像を、動き推定器5から供給される逆方向動きベクトル(MV)に従って空間的に移動させる。動き補償器7は第3画像を、動き推定器15から供給される順方向動きベクトル(MV)に従って空間的に移動させる。動き補償器6で動き補償された第2画像は、被補間画像より時間的に未来の逆方向補間画像となり、乗算器16で加重判定器14から供給される係数kと乗算される。同様に、動き補償器7で動き補償された第3画像は、被補間画像より時間的に過去の順方向補間画像となり、乗算器17で加重判定器14から供給される係数(k−1)と乗算される。乗算器16と乗算器17の各出力信号は加算器8で加算され、最終的な補間画像信号となり、フレームバッファ11に供給されて1フレーム分蓄積される。
【0022】
また、上記の逆方向補間画像と上記の順方向補間画像は、減算器9で減算され、減算結果である差分が加重判定器14に供給される。加重判定器14は、入来差分を絶対値または二乗し、空間的に積分して、当該ブロックの補間信号間の相関結果を得る。さらに動き推定器5及び15から供給される補間の信頼度情報を得て、相関結果と信頼度情報に基づいて係数kを決定し、乗算器16と17に与える。kの具体的決定方法については後述する。
【0023】
フレームバッファ11に蓄えられた1フレーム分の補間画像信号は、書き込み時の2倍の速度で読み出される。一方、フレーム遅延器2から出力された第2画像がフレームバッファ10に1フレーム分蓄えられた後、書き込み時の2倍の速度で読み出される。入来動画像信号の1フレーム時間で、フレームバッファ10に保持されている動画像信号(第2画像)と、フレームバッファ11に保持されている補間画像信号が交互に読み出され、入来動画像信号の画像レートの2倍の画像レートの動画像信号として出力される。
【0024】
本実施の形態では従来例の動き推定器51の代わりに動き推定器5と15が設けられている。図2は動き推定器5の一実施の形態のブロック図を示す。図2において、フレーム遅延器2、3は、図1のフレーム遅延器2、3と共通である。第1画像である入来動画像信号は動き補償器21へ、第2画像であるフレーム遅延器2の出力動画像信号は動き補償器22へ、第3画像であるフレーム遅延器3の出力動画像信号は動き補償器23へそれぞれ供給される。動き補償器21、22及び23は仮MV設定器29から与えられる仮MVに従って動き補償を行う。
【0025】
ここで、仮MVはすべての動き補償器21、22及び23に共通であるが、空間移動量は動き補償器21、22及び23によって異なる。補間画像とそれぞれの画像の時間関係から、水平成分、垂直成分共に第2画像用の動き補償器22を「1」とすると、第1画像用の動き補償器21は「3」、第3画像用の動き補償器23は「−1」の相対関係になる。
【0026】
動き補償器21で動き補償された第1画像は減算器31へ、動き補償器22で動き補償された第2画像は減算器31と減算器32へ、動き補償器23で動き補償された第3画像は減算器32へそれぞれ供給される。減算器31は、第1画像と第2画像の差分を得て相関検出器41へ供給する。減算器32は、第2画像と第3画像の差分を得て相関検出器42へ供給する。
【0027】
相関検出器41及び42は、入力された差分を絶対値化または二乗し、当該ブロックで累積加算し、当該ブロックの当該仮MVでの相関結果を得る。相関検出器41の出力相関結果は、第1画像と第2画像間の相関結果であり、第1の相関として相関比較器25へ供給される。一方、相関検出器42の出力相関結果は、第2画像と第3画像間の相関結果であり、第2の相関として相関比較器25へ供給される。
【0028】
相関比較器25は入力された第1の相関と第2の相関を比較し、各仮MVの評価値をMV判定器26に供給する。MV判定器26は、各仮MVにおける評価値を仮MV設定器29からの仮MV間で比較して、最も評価の高い評価値を与える仮MVを最終的なMVと判定し、MV出力端子27より逆方向動きベクトル(MV)として出力する。仮MV設定器29は、当該ブロックにおいて、サーチレンジとして設定された仮MVを発生し、その情報を動き補償器21、22、23とMV判定器26にそれぞれ供給する。
【0029】
次に、2種類の相関から評価値と係数kを決定するプロセスについて説明する。なお、相関検出器41、42の出力相関結果は、ブロックマッチング値なので、値が大きいほど相関が悪い(相関が低い)ものとなっている。
【0030】
評価値Cは、相関検出器41から出力される第1の相関Cと、相関検出器42から出力される第2の相関Cから次のような条件で求める。第1及び第2の相関のうち一方の相関の値を2倍した値が、他方の相関の値以上であるときには、第1及び第2の相関の各値C及びCを加算したものが評価値Cとされる。また、第1及び第2の相関のうち一方の相関の値を2倍した値が、他方の相関の値に満たないときには、一方の相関の値のみが評価値Cとして使われる。ここで、加算される方が総合的な相関は良いので、その補正のため加算されない場合は3倍される。このようにして得られた値が、当該ブロック当該仮MVの評価値Cとなる。以上をまとめると、次の通りになる。
【0031】
C=(C+C)・・・・・2C≧C又は 2C≧C
C=3C・・・・・・・・・2C<C
C=3C・・・・・・・・・2C<C
評価値CはMV判定器26においてMVの判定に使われる他に、当該ブロックで最終的に決定されたMVについての評価値Cが補間の信頼情報Cとして信頼情報出力端子28から出力される。
【0032】
動き推定器15の構成と動作は動き推定器5と基本的に同じであり、使用画像のみが異なる。動き推定器5での第1画像、第2画像及び第3画像の替わりに、動き推定器15では第2画像、第3画像及び第4画像が使われる。被補間画像との時間位置の関係から動き補償における空間移動量の比も変化する。水平成分、垂直成分共に第3画像用の移動量を「1」とすると、第4画像用の移動量は「3」、第2画像用の移動量は「−1」の相対関係になる。これにより、動き推定器15からは順方向動きベクトル(MV)と信頼情報Cが出力される。
【0033】
再び図1に戻って説明するに、加重判定器14において、係数kは動き推定器5から与えられる逆方向補間の信頼情報Cと、動き推定器15から与えられる順方向補間の信頼情報Cと、補間画像間の相関Cから次式により決定される。各値は、マッチング値なので、値が大きいほど信頼度が低い(相関が低い)ものとなっている。
【0034】
k’=0.5+(C−C)C/(C+C
k=k’・・・・・1≧k’≧0
k=1・・・・・・k’>1
k=0・・・・・・k’<0
上式において、Cの値が小さく順方向補間画像と逆方向補間画像の類似度が高いほど第2項は0に近づき、kは0.5に近づく。一方、Cの値がCより小さく逆方向補間の信頼度が高い場合に、第2項は正となり、kは1に近づく。逆にCの値がCより小さく順方向補間の信頼度が高い場合に、第2項は負となり、kは0に近づく。kは0から1の間に制限される。
【0035】
以上のように、図1の加重判定器14では加重加算を行っているが、やや簡易な処理としては、上記で求めたkを0、0.5、1のみに縮退させ、順方向補間、逆方向補間、両者の平均から選択する形にすることもできる。
【0036】
また、図1の実施の形態は30fpsから60fpsへの画像レートの変換の例なので、補間画像の時間が入力動画像信号の中央となり、kの式で基準(第1項)は0.5となっている。しかし、例えば、50fpsから60fpsへの画像レートの変換などでは、補間画像は必ずしも時間的に中央で無いので、上式の第1項は0.5でなく、時間距離に応じて0または1に近づいたものとする。なお、その場合は動きベクトル移動量の関係も、時間関係に応じて異なったものとなる。
【0037】
次に、本実施の形態における時間軸補間について説明する。図3は本実施の形態の時間軸補間の様子を示す。図3(a)、(b)及び(c)において、一つの円は1画素であり、濃淡は画素値を示す。縦方向の連続は、走査線の一部または垂直方向の画素列を示す。また、1から4の数字は、第1画像から第4画像を示す。更に、実線で示された画素は毎秒30フレームの入力動画像信号であり、点線で示された画素は補間信号である。また、中央が現在の被補間画素であり、濃く細い矢印が前後フレーム間の相関が高いMVで、薄く太い矢印がそのMVによる動き補償補間である。また、点線で示された矢印はMV決定に使われない。
【0038】
図3(a)は、動き補償器6の出力である逆方向補間画像形成の様子を示す。図3(b)は、動き補償器7の出力である順方向補間画像形成の様子を示しているが、同図(a)の逆方向補間画像形成とは異なった動きベクトルが採択されている。図3(c)は、順方向補間と逆方向補間の両補間を用いた加算器8での適応加算補間の様子を示しているが、同図の例では、補間画像間の差がある程度生じており、逆方向補間の信頼度が順方向補間の信頼度より良好であるので、kは1に近づき、逆方向補間が主に使われる。
【0039】
このように、本実施の形態によれば、入来動画像信号から互いに1フレーム分異なる複数の動画像信号を用いて補間画像を形成する際に、被補間画像の時間的に過去の画像を使用して順方向補間画像を形成し、被補間画像の時間的に未来の画像を使用して逆方向補間画像を形成することで、補間画像信号の前後で大きな画像変化があっても順方向補間と逆方向補間の一方では、動き補償のための動きベクトルが適切に求められる。
【0040】
また、本実施の形態によれば、上記の順方向補間画像と逆方向補間画像の類似度と、それぞれの補間画像の信頼度情報から、順方向補間画像と逆方向補間画像を、加算程度を変えて加算することで、常に適切な方の補間画像から最終的な補間画像を形成するようにしたため、画像の動きの程度や変化に左右されずに安定して適切な補間画像を形成でき、特に、逆方向及び順方向の両方の補間が適切な場合は、均等加算が行われるので、時間軸の位相関係が線形であり、ランダムノイズの抑圧効果も大きい。その結果、動きスムーズで画質劣化のない画像レート変換画像が得られる。
【0041】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、例えば、フレーム遅延器2〜4の代わりにそれぞれ略1フィールド遅延するフィールド遅延器を用いることも可能である。
【0042】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、補間画像に対し時間的に未来の入来動画像のフレーム又はフィールドを動き補償した逆方向補間画像を形成すると共に、補間画像に対し時間的に過去の入来動画像のフレーム又はフィールドを動き補償した順方向補間画像を形成し、これら逆方向補間画像と順方向補間画像の各信頼度の情報と、逆方向補間画像と順方向補間画像の補間画像間類似度とに応じて、逆方向補間画像と順方向補間画像を適応加重加算して補間画像信号を得ることにより、常に適切な方の補間画像から最終的な補間画像信号を形成するようにしたため、補間画像の前後で大きな画像変化があっても、画像の動きの程度や変化に左右されずに安定して適切な補間画像信号を形成することができ、特に、両方の補間が適切な場合は、順方向補間画像と逆方向補間画像の均等加算が行われるので、時間軸の位相関係が線形であり、ランダムノイズの抑圧効果も大きく、その結果、動きがスムーズで画質劣化のない画像レート変換画像が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図2】図1中の動き推定器の一実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図3】図1の動き補償補間の様子を示す図である。
【図4】従来装置の一例の構成を示すブロック図である。
【図5】従来の動き補償補間の様子を示す図である。
【符号の説明】
1 画像入力端子
2、3、4 フレーム遅延器
5、15 動き推定器
6、7、21、22、23 動き補償器
8 加算器
9、31、32 減算器
10、11 フレームバッファ
12 スイッチ
13 画像出力端子
14 加重判定器
16、17 乗算器
25 相関比較器
26 MV判定器
27 MV出力端子
28 信頼情報出力端子
29 仮MV設定器
41、42 相関検出器
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a moving image time axis interpolation method and a moving image time axis interpolation apparatus, and more particularly to an original moving image signal in order to obtain a moving image signal having an image rate different from the image rate of an incoming moving image signal. The present invention relates to a moving image time axis interpolation method and a moving image time axis interpolation apparatus that form a frame or field of a non-performing time by interpolating from an incoming moving image signal and change an effective frame (field) rate of the incoming moving image signal.
[0002]
[Prior art]
Since a normal NTSC television signal has 60 fields per second in interlace scanning, there is not much problem with the smoothness of motion of moving images. On the other hand, film images of 24 to 30 frames per second such as movies and computer graphics images created by sequential scanning at 30 frames per second have motion unnaturalness (judder and jerseyness).
[0003]
On the other hand, since the television signal of PAL system or SECAM system is 50 fields per second, in order to broadcast and display in the NTSC system, it is necessary to convert it to 60 fields per second. In addition, since the PAL method and the SECAM method have a low field frequency, there is a problem of large screen flicker, and it is desired that the display is converted to 75 fields or 100 fields instead of 50 fields.
[0004]
As described above, when converting to a moving image signal having an image rate different from that of the input moving image signal, it is desired that the motion of the image is natural. Therefore, a moving image rate conversion method (moving image time axis interpolation method) that performs motion compensation that changes the effective image rate with smooth motion by forming frames and fields that do not exist in time as motion compensated interpolation has been proposed. (For example, refer to Patent Document 1 and Patent Document 2).
[0005]
That is, in Patent Document 1, when a motion correction field that has been motion-corrected based on a motion vector is weighted and added with a predetermined field interpolation ratio, the field interpolation ratio is calculated based on the phase relationship of the field. A moving image time axis interpolation method that adaptively switches based on a fixed value and a motion vector value is disclosed.
[0006]
Further, Patent Document 2 searches for a block unit motion vector based on an image signal, generates a pixel unit motion vector based on the block unit motion vector, and interpolates an image signal generated based on the pixel unit motion vector. A method of converting the number of frames of an image signal using an interpolation frame of an image signal generated from a frame or a frame signal of an image signal is disclosed.
[0007]
Conventionally, a moving image interpolation apparatus shown in the block diagram of FIG. 4 is also known. FIG. 4 shows a moving image interpolating device for converting a progressively scanned image signal of 30 frames per second into a progressively scanned image signal of 60 frames per second. The progressively scanned image signal of 30 frames per second inputted from the image input terminal 1 is The signals are supplied to the frame delay unit 2, the motion estimator 51, the motion compensator 6, and the frame buffer 10, respectively. The frame delay unit 2 delays the inputted progressively scanned image signal of 30 frames per second by approximately one frame.
[0008]
The motion estimator 51 receives a 30-frame sequential scanning image signal from the image input terminal 1 and a 30-frame sequential scanning image signal delayed by about one frame by the frame delay unit 2 and performs interpolation. A motion vector (MV) of each part of the interpolated image is obtained from matching between frames before and after the position. Here, each part is a block of 8 × 8 pixels or the like, but it may not be a finer block or a square block.
[0009]
The motion compensator 6 spatially moves the progressively scanned image signal at 30 frames per second from the image input terminal 1 in accordance with the MV from the motion estimator 51. The motion compensator 7 spatially moves the progressively scanned image signal of 30 frames per second, which is delayed by approximately one frame, which is the output of the frame delay unit 2, according to the MV from the motion estimator 51. Here, MV is common to both motion compensators 6 and 7, but the moving direction is reversed between the motion compensator 6 and the motion compensator 7.
[0010]
The input image signal motion-compensated by the motion compensator 6 and the one-frame delayed image signal motion-compensated in the reverse direction by the motion compensator 7 are added by the adder 8 and then divided by 2 to become an interpolated image. . This interpolated image is stored in the frame buffer 11 and read out at a double speed. Similarly, an input progressive scanning image signal from the image input terminal 1 is also stored in the frame buffer 10 and read out at a double speed. In one frame time of the input image signal, the input image signal held in the frame buffer 10 and the interpolated image signal held in the frame buffer 11 are alternately read out to the image output terminal 13 via the switch 12. It is output as a progressively scanned image signal at twice the image rate, ie 60 frames per second.
[0011]
The state of interpolation by this conventional apparatus is shown in FIG. In the figure, one circle is one pixel, and shading indicates a pixel value. The vertical continuation indicates a part of the scanning line or a pixel column in the vertical direction. Also, what is indicated by a solid line is an input progressive scanning image signal of 30 frames per second, and what is indicated by a broken line is an interpolated image signal. The center is the current interpolated pixel, the dark and thin arrows are MVs with high correlation between the previous and next frames, and the thin and thick arrows are motion compensation interpolations by the MVs. FIG. 5 shows that the pixels move slowly with time, but appropriate interpolation can be achieved by motion compensation.
[0012]
[Patent Document 1]
JP 10-23374 A [Patent Document 2]
JP 11-1112939 A
[Problems to be solved by the invention]
However, since the conventional moving image time axis interpolation apparatus and method described above perform interpolation based on the correlation between the images before and after the image to be interpolated (frame or field), the correlation is large when there is a large change between the images before and after. However, there is a problem that there is no good image portion and proper interpolation cannot be performed. Further, since only one type of motion vector has been conventionally obtained, interpolation is not appropriately performed if the only obtained motion vector is inappropriate.
[0014]
The present invention has been made paying attention to the above points, and obtains an interpolated image that is forward and reverse in time and adapts both interpolated images according to the correlation and accuracy between the interpolated images. It is an object of the present invention to provide a moving image time axis interpolation method and a moving image time axis interpolation apparatus in which an appropriate interpolation image is formed even for an image portion having a large time change by adding and obtaining a final interpolation image.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the moving image temporal axis interpolation method of the present invention generates interpolated images (frames or fields) that are temporally different from the incoming moving image, and creates a new moving image from the incoming moving image and the interpolated image. A moving image temporal axis interpolation method for forming an image , wherein a frame or field of an incoming moving image is temporally estimated with respect to an interpolation image to be generated, and motion estimation is performed on the image using inter-image correlation. A first step of obtaining a backward- interpolated image that has been motion-compensated based on the backward-direction motion vector obtained from the result, a degree of correlation between the images in the motion estimation as reliability information of the backward-interpolated image, and generation motion based temporally frame or field past incoming video image to the interpolation image to be, in the forward direction of the motion vector obtained by a result of the motion estimation using image correlation with respect to the image A forward interpolated image amortization, a second step of obtaining a degree of inter-image correlation at the motion estimation as information of the reliability of the forward interpolation image, interpolation images in the forward direction interpolation image and backward interpolated image similarity If the inter-interpolated image similarity is high according to the third step for determining the degree, the reliability information of the backward interpolation image, the reliability information of the forward interpolation image, and the inter- interpolation image similarity When the addition ratio is equal and the similarity between interpolated images is low, the interpolation image is obtained by adaptively weighting the forward interpolation image and the backward interpolation image so that the addition ratio of the interpolation image with higher reliability is increased. And a fifth step of forming a new moving image from the incoming moving image and the generated interpolated image.
[0016]
In order to achieve the above object, the moving image time axis interpolation apparatus of the present invention generates temporally different interpolation images (frames or fields) from the incoming moving image, and newly generates the incoming moving image and the interpolation image. A moving-image time axis interpolating apparatus for forming a moving image using a frame or a field of an incoming moving image that is temporally future with respect to the interpolated image to be generated and using an inter-image correlation with respect to the image A backward-interpolated image that is motion-compensated based on a backward-direction motion vector obtained from the motion estimation result, and a backward-interpolating unit that obtains the degree of correlation between the images in the motion estimation as reliability information of the backward-interpolated image ; , based frame or field of the temporally past incoming video image to the interpolation image to be generated, in the forward direction of the motion vector obtained by a result of the motion estimation using image correlation with respect to the image A forward interpolated image motion compensation, and forward interpolation means for obtaining the degree of inter-image correlation at the motion estimation as information of the reliability of the forward interpolation image, interpolation images in the forward direction interpolation image and backward interpolated image If the inter-interpolated image similarity is high according to the correlation detection means for determining the similarity, the reliability information of the backward interpolation image, the reliability information of the forward interpolation image, and the inter- interpolation image similarity When the addition ratio is equal and the similarity between interpolated images is low, the interpolation image is obtained by adaptively weighting the forward interpolation image and the backward interpolation image so that the addition ratio of the interpolation image with higher reliability is increased. And an adaptive weighting unit that generates a moving image, and a moving image forming unit that forms a new moving image from the incoming moving image and the generated interpolated image.
[0017]
In the moving image temporal axis interpolation method and apparatus of the present invention described above, a backward interpolation image in which a frame or field of a future incoming moving image is temporally compensated for the interpolation image is formed, and the interpolation image is temporally corrected. A forward-interpolated image in which a frame or field of a past incoming moving image is motion-compensated is formed, information on the reliability of the backward-interpolated image and the forward-interpolated image, the backward-interpolated image and the forward-direction interpolated Since the interpolation image signal is obtained by adaptively weighting the backward interpolation image and the forward interpolation image according to the similarity between the interpolation images of the images, the final interpolation image signal is always obtained from the appropriate interpolation image. Can be formed.
The moving image time axis interpolation method and apparatus according to the present invention includes the fourth step or the adaptive addition means, the reliability information of the backward interpolation image, the reliability information of the forward interpolation image, and the interpolation. Depending on the similarity between images, the higher the similarity between interpolated images, the higher the addition ratio is, so that the forward interpolation image and the backward interpolation image are added together. When the reliability of the interpolation image is higher than the reliability of the forward interpolation image, the forward interpolation image and the backward interpolation image are set so that the addition ratio of the backward interpolation image is larger than the addition ratio of the forward interpolation image. When the similarity between interpolated images is low and the reliability of the forward interpolation image is higher than the reliability of the reverse interpolation image, the addition ratio of the forward interpolation image is the addition ratio of the reverse interpolation image. Reverse to the forward-interpolated image to be larger than It may be configured to generate an interpolated image by performing an adaptive weighted addition for adding the interpolated image.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a moving picture time axis interpolation apparatus according to the present invention. In the figure, the same components as in FIG. In this embodiment, frame delay units 3 and 4, a subtractor 9, a weight determination unit 14, and multipliers 16 and 17 are added as compared with the conventional apparatus shown in FIG. The processing operations of the devices 5 and 15 are significantly different from those of the motion estimator 51.
[0019]
In FIG. 1, a moving image signal that is a progressively scanned image signal coming from an image input terminal 1 is supplied to a frame delay unit 2 and a motion estimator 5, respectively. The frame delay unit 2 delays the input moving image signal by approximately one frame. The output video signal from the frame delay unit 2 is supplied to the frame delay unit 3, the motion estimators 5 and 15, the motion compensator 6, and the frame buffer 10, respectively. The frame delay unit 3 delays the moving image signal input from the frame delay unit 2 by approximately one frame and supplies the delayed signal to the frame delay unit 4, motion estimators 5 and 15, and the motion compensator 7. The frame delay unit 4 delays the moving image signal input from the frame delay unit 3 by about one frame and supplies the delayed image signal to the motion estimator 15.
[0020]
Here, the input moving image signal from the image input terminal 1, the output delayed moving image signal of the frame delay device 2, the output delayed moving image signal of the frame delay device 3, and the output delayed moving image signal of the frame delay device 4 are substantially omitted. Used as 4 frames delayed by 1 frame. The input video signal is the first image, the output delay video signal of the frame delay unit 2 is the second image, the output delay video signal of the frame delay unit 3 is the third image, and the output delay video signal of the frame delay unit 4 is The fourth image.
[0021]
The motion compensator 6 spatially moves the second image according to the backward motion vector (MV B ) supplied from the motion estimator 5. The motion compensator 7 spatially moves the third image according to the forward motion vector (MV F ) supplied from the motion estimator 15. The second image that has been motion compensated by the motion compensator 6 becomes a backward interpolation image that is temporally future than the interpolated image, and is multiplied by the coefficient k supplied from the weight determiner 14 by the multiplier 16. Similarly, the third image that has undergone motion compensation by the motion compensator 7 becomes a temporally past forward-interpolated image from the interpolated image, and the coefficient (k−1) supplied from the weighting determiner 14 by the multiplier 17. And multiplied. The output signals of the multiplier 16 and the multiplier 17 are added by the adder 8 to form a final interpolated image signal, which is supplied to the frame buffer 11 and accumulated for one frame.
[0022]
Further, the backward interpolation image and the forward interpolation image are subtracted by the subtracter 9, and the difference as the subtraction result is supplied to the weight determination unit 14. The weight determination unit 14 obtains a correlation result between the interpolation signals of the block by multiplying the incoming difference by an absolute value or square and spatially integrating the difference. Further, the reliability information of interpolation supplied from the motion estimators 5 and 15 is obtained, the coefficient k is determined based on the correlation result and the reliability information, and is supplied to the multipliers 16 and 17. A specific method for determining k will be described later.
[0023]
The interpolated image signal for one frame stored in the frame buffer 11 is read at twice the speed at the time of writing. On the other hand, after the second image output from the frame delay unit 2 is stored in the frame buffer 10 for one frame, it is read out at a speed twice as high as that at the time of writing. The moving image signal (second image) held in the frame buffer 10 and the interpolated image signal held in the frame buffer 11 are alternately read out in one frame time of the incoming moving image signal, and the incoming moving image It is output as a moving image signal having an image rate that is twice the image rate of the image signal.
[0024]
In this embodiment, motion estimators 5 and 15 are provided instead of the conventional motion estimator 51. FIG. 2 shows a block diagram of an embodiment of the motion estimator 5. In FIG. 2, the frame delay units 2 and 3 are common to the frame delay units 2 and 3 of FIG. The incoming moving image signal as the first image is sent to the motion compensator 21, the output moving image signal from the frame delay device 2 as the second image is sent to the motion compensator 22, and the output moving image from the frame delay device 3 as the third image. The image signals are supplied to the motion compensator 23, respectively. The motion compensators 21, 22 and 23 perform motion compensation in accordance with the temporary MV given from the temporary MV setting unit 29.
[0025]
Here, the temporary MV is common to all the motion compensators 21, 22, and 23, but the amount of spatial movement differs depending on the motion compensators 21, 22, and 23. If the second image motion compensator 22 is set to “1” for both the horizontal component and the vertical component from the temporal relationship between the interpolated image and each image, the first image motion compensator 21 is “3”, and the third image The motion compensator 23 for use has a relative relationship of “−1”.
[0026]
The first image motion-compensated by the motion compensator 21 is sent to the subtractor 31, the second image motion-compensated by the motion compensator 22 is sent to the subtractor 31 and the subtracter 32, and the first image that has been motion compensated by the motion compensator 23. The three images are supplied to the subtracter 32, respectively. The subtractor 31 obtains the difference between the first image and the second image and supplies it to the correlation detector 41. The subtractor 32 obtains the difference between the second image and the third image and supplies the difference to the correlation detector 42.
[0027]
The correlation detectors 41 and 42 convert the input difference into an absolute value or a square, and cumulatively add the difference in the block to obtain a correlation result of the block in the temporary MV. The output correlation result of the correlation detector 41 is a correlation result between the first image and the second image, and is supplied to the correlation comparator 25 as the first correlation. On the other hand, the output correlation result of the correlation detector 42 is a correlation result between the second image and the third image, and is supplied to the correlation comparator 25 as the second correlation.
[0028]
The correlation comparator 25 compares the input first correlation with the second correlation, and supplies the evaluation value of each temporary MV to the MV determiner 26. The MV determination unit 26 compares the evaluation value in each temporary MV between the temporary MVs from the temporary MV setting unit 29, determines the temporary MV that gives the highest evaluation value as the final MV, and outputs the MV output terminal. 27, the motion vector is output as a backward motion vector (MV B ). The temporary MV setting unit 29 generates a temporary MV set as a search range in the block, and supplies the information to the motion compensators 21, 22, and 23 and the MV determination unit 26.
[0029]
Next, a process for determining an evaluation value and a coefficient k from two types of correlation will be described. Since the output correlation result of the correlation detectors 41 and 42 is a block matching value, the larger the value, the worse the correlation (the correlation is low).
[0030]
The evaluation value C is obtained from the first correlation C 1 output from the correlation detector 41 and the second correlation C 2 output from the correlation detector 42 under the following conditions. When the value obtained by doubling one of the first and second correlations is equal to or greater than the value of the other correlation, the values C 1 and C 2 of the first and second correlations are added. Is an evaluation value C. Also, when the value obtained by doubling one of the first and second correlations is less than the value of the other correlation, only one of the correlation values is used as the evaluation value C. Here, since the total correlation is better when added, it is multiplied by 3 when not added for correction. The value obtained in this way becomes the evaluation value C of the block concerned temporary MV. The above is summarized as follows.
[0031]
C = (C 1 + C 2 )... 2C 1 ≧ C 2 or 2C 2 ≧ C 1
C = 3C 1 ... 2C 1 <C 2
C = 3C 2 ... 2C 2 <C 1
Evaluation value C is in addition used for the determination of MV in MV determiner 26, an evaluation value C for the MV that is finally determined in the block is output from the reliability information output terminal 28 as a trusted information C B interpolation .
[0032]
The configuration and operation of the motion estimator 15 are basically the same as those of the motion estimator 5, and only the used image is different. Instead of the first image, the second image, and the third image in the motion estimator 5, the second image, the third image, and the fourth image are used in the motion estimator 15. The ratio of the spatial movement amount in motion compensation also changes from the relationship of the time position with the interpolated image. If the movement amount for the third image is “1” for both the horizontal component and the vertical component, the movement amount for the fourth image is “3” and the movement amount for the second image is “−1”. Thus, from the motion estimator 15 reliability information C F is outputted as the forward motion vector (MV F).
[0033]
Referring back to FIG. 1 again, in the weight determination unit 14, the coefficient k is the backward interpolation reliability information C B given from the motion estimator 5 and the forward interpolation reliability information C given from the motion estimator 15. and F, is determined by the following equation from the correlation C I of the interpolation image. Since each value is a matching value, the greater the value, the lower the reliability (the lower the correlation).
[0034]
k ′ = 0.5 + (C F −C B ) C I / (C F + C B ) 2
k = k ′... 1 ≧ k ′ ≧ 0
k = 1 ... k '> 1
k = 0 ... k '<0
In the above equation, the second term higher similarity value is less forward interpolated image and backward interpolated image C I approaches 0, k approaches 0.5. On the other hand, when the value of C B is high reliability of the small reverse interpolation than C F, the second term becomes positive, k is close to 1. If the value of C F is high reliability smaller than the forward interpolation C B Conversely, the second term is negative, k approaches 0. k is limited to between 0 and 1.
[0035]
As described above, the weight determination unit 14 in FIG. 1 performs weighted addition. However, as a slightly simpler process, the above-obtained k is reduced to 0, 0.5, and 1, forward interpolation, It is also possible to select from backward interpolation or an average of both.
[0036]
Further, since the embodiment of FIG. 1 is an example of conversion of the image rate from 30 fps to 60 fps, the time of the interpolated image is the center of the input moving image signal, and the reference (first term) in the equation of k is 0.5. It has become. However, for example, in the conversion of the image rate from 50 fps to 60 fps, the interpolated image is not necessarily centered in time, so the first term in the above equation is not 0.5, and is set to 0 or 1 depending on the time distance. Suppose you are approaching. In this case, the relationship between the motion vector movement amounts also varies depending on the time relationship.
[0037]
Next, time axis interpolation in this embodiment will be described. FIG. 3 shows a state of time axis interpolation according to the present embodiment. In FIGS. 3A, 3B, and 3C, one circle is one pixel, and shading indicates a pixel value. The continuous in the vertical direction indicates a part of the scanning line or the pixel column in the vertical direction. The numbers 1 to 4 indicate the first image to the fourth image. Further, pixels indicated by a solid line are input moving image signals of 30 frames per second, and pixels indicated by a dotted line are interpolation signals. The center is the current pixel to be interpolated, the dark and thin arrows are MVs having a high correlation between the previous and subsequent frames, and the thin and thick arrows are motion compensation interpolations by the MVs. Moreover, the arrow shown with a dotted line is not used for MV determination.
[0038]
FIG. 3A shows a state of reverse-interpolated image formation that is an output of the motion compensator 6. FIG. 3B shows a state of forward-direction interpolation image formation that is an output of the motion compensator 7, but a motion vector different from the backward-direction interpolation image formation of FIG. . FIG. 3 (c) shows the state of adaptive addition interpolation in the adder 8 using both forward interpolation and backward interpolation. In the example of FIG. Since the reliability of reverse interpolation is better than the reliability of forward interpolation, k approaches 1 and reverse interpolation is mainly used.
[0039]
As described above, according to the present embodiment, when an interpolated image is formed using a plurality of moving image signals different from each other by one frame from an incoming moving image signal, a past image in time of the interpolated image is converted. Use to form a forward-interpolated image and use a temporally future image of the interpolated image to form a backward-interpolated image, so that even if there is a large image change before and after the interpolated image signal, the forward direction In one of the interpolation and the backward interpolation, a motion vector for motion compensation is appropriately obtained.
[0040]
Further, according to the present embodiment, the degree of addition of the forward direction interpolation image and the backward direction interpolation image is calculated from the similarity between the forward direction interpolation image and the backward direction interpolation image and the reliability information of each interpolation image. By changing and adding, the final interpolated image is always formed from the appropriate interpolated image, so that an appropriate interpolated image can be stably formed without being influenced by the degree or change of the image movement, In particular, when both backward and forward interpolations are appropriate, equal addition is performed, so that the phase relationship of the time axis is linear and the effect of suppressing random noise is great. As a result, an image rate converted image with smooth motion and no image quality deterioration can be obtained.
[0041]
The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, a field delay device that delays approximately one field can be used instead of the frame delay devices 2 to 4.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a backward interpolation image in which a frame or a field of a future incoming moving image is temporally compensated for the interpolation image is formed, and the interpolation image is temporally past. Forward-interpolated images in which frames or fields of the incoming moving image are motion-compensated are formed, information on the reliability of these backward-interpolated images and forward-interpolated images, and interpolation of the backward-interpolated images and forward-interpolated images According to the similarity between images, the interpolation image signal is obtained by adaptively weighting the backward interpolation image and the forward interpolation image so as to always form the final interpolation image signal from the appropriate interpolation image. Therefore, even if there is a large image change before and after the interpolated image, an appropriate interpolated image signal can be formed stably without being influenced by the degree or change of the image movement. If Since the forward interpolation image and the backward interpolation image are evenly added, the phase relationship of the time axis is linear, the effect of suppressing random noise is large, and as a result, the image rate conversion image with smooth motion and no image quality degradation Is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a motion estimator in FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram showing a state of motion compensation interpolation in FIG. 1;
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of an example of a conventional apparatus.
FIG. 5 is a diagram illustrating a state of conventional motion compensation interpolation.
[Explanation of symbols]
1 Image input terminals 2, 3, 4 Frame delay unit 5, 15 Motion estimator 6, 7, 21, 22, 23 Motion compensator 8 Adder 9, 31, 32 Subtractor 10, 11 Frame buffer 12 Switch 13 Image output Terminal 14 Weighted decision device 16, 17 Multiplier 25 Correlation comparator 26 MV decision device 27 MV output terminal 28 Reliability information output terminal 29 Temporary MV setting device 41, 42 Correlation detector

Claims (4)

入来動画像から時間的に異なる補間画像(フレーム乃至フィールド)を生成し、入来動画像と前記補間画像から新たな動画像を形成する動画像時間軸補間方法であって、
生成されるべき前記補間画像に対し時間的に未来の前記入来動画像のフレーム又はフィールドを、当該画像に対して画像間相関を用いて動き推定した結果により得た逆方向の動きベクトルに基づき動き補償した逆方向補間画像と、その動き推定での画像間相関の程度を前記逆方向補間画像の信頼度の情報として得る第1のステップと、
生成されるべき前記補間画像に対し時間的に過去の前記入来動画像のフレーム又はフィールドを、当該画像に対して画像間相関を用いて動き推定した結果により得た順方向の動きベクトルに基づき動き補償した順方向補間画像と、その動き推定での画像間相関の程度を前記順方向補間画像の信頼度の情報として得る第2のステップと、
前記順方向補間画像と前記逆方向補間画像の補間画像間類似度を求める第3のステップと、
前記逆方向補間画像の信頼度の情報と、前記順方向補間画像の信頼度の情報と、前記補間画像間類似度とに応じて、前記補間画像間類似度が高い場合は加算比率を均等に、前記補間画像間類似度が低い場合は信頼度の高い方の補間画像の加算比率が大きくなるように、前記順方向補間画像と前記逆方向補間画像とを適応加重加算して前記補間画像を生成する第4のステップと、
前記入来動画像と前記生成した補間画像とから新たな動画像を形成する第5のステップと
を含むことを特徴とする動画像時間軸補間方法。
A moving picture time axis interpolation method for generating a temporally different interpolation image (frame or field) from an incoming moving picture and forming a new moving picture from the incoming moving picture and the interpolated image,
Based on the motion vector in the reverse direction obtained from the result of motion estimation of the frame or field of the incoming moving image that is future in time with respect to the interpolated image to be generated , using inter-image correlation for the image. A first step of obtaining a motion compensated backward interpolation image and a degree of correlation between images in the motion estimation as reliability information of the backward interpolation image ;
Based on a forward motion vector obtained from a result of motion estimation of the frame or field of the incoming moving image that is past in time with respect to the interpolated image to be generated , using inter-image correlation for the image. A second step of obtaining a motion-compensated forward-interpolated image and a degree of correlation between the images in the motion estimation as reliability information of the forward-interpolated image ;
A third step for obtaining a similarity between the interpolated images of the forward interpolation image and the backward interpolation image;
According to the reliability information of the backward interpolation image, the reliability information of the forward interpolation image, and the similarity between the interpolation images, if the similarity between the interpolation images is high, the addition ratio is evenly distributed. When the similarity between the interpolated images is low, the forward interpolated image and the reverse interpolated image are adaptively weighted and added so that the addition ratio of the interpolated image with higher reliability becomes larger. A fourth step of generating;
A moving image time axis interpolation method comprising: a fifth step of forming a new moving image from the incoming moving image and the generated interpolated image.
入来動画像から時間的に異なる補間画像(フレーム乃至フィールド)を生成し、入来動画像と前記補間画像から新たな動画像を形成する動画像時間軸補間方法であって、A moving picture time axis interpolation method for generating a temporally different interpolation image (frame or field) from an incoming moving picture and forming a new moving picture from the incoming moving picture and the interpolated image,
生成されるべき前記補間画像に対し時間的に未来の前記入来動画像のフレーム又はフィールドを、当該画像に対して画像間相関を用いて動き推定した結果により得た逆方向の動きベクトルに基づき動き補償した逆方向補間画像と、その動き推定での画像間相関の程度を前記逆方向補間画像の信頼度の情報として得る第1のステップと、Based on the motion vector in the reverse direction obtained from the result of motion estimation of the frame or field of the incoming moving image that is future in time with respect to the interpolated image to be generated, using inter-image correlation for the image. A first step of obtaining a motion compensated backward interpolation image and a degree of correlation between images in the motion estimation as reliability information of the backward interpolation image;
生成されるべき前記補間画像に対し時間的に過去の前記入来動画像のフレーム又はフィールドを、当該画像に対して画像間相関を用いて動き推定した結果により得た順方向の動きベクトルに基づき動き補償した順方向補間画像と、その動き推定での画像間相関の程度を前記順方向補間画像の信頼度の情報として得る第2のステップと、Based on a forward motion vector obtained from a result of motion estimation of the frame or field of the incoming moving image that is past in time with respect to the interpolated image to be generated, using inter-image correlation for the image. A second step of obtaining a motion-compensated forward-interpolated image and a degree of correlation between the images in the motion estimation as reliability information of the forward-interpolated image;
前記順方向補間画像と前記逆方向補間画像の補間画像間類似度を求める第3のステップと、  A third step for obtaining a similarity between the interpolated images of the forward interpolation image and the backward interpolation image;
前記逆方向補間画像の信頼度の情報と、前記順方向補間画像の信頼度の情報と、前記補間画像間類似度とに応じて、前記補間画像間類似度が高いほど加算比率が均等に近くなるように前記順方向補間画像と前記逆方向補間画像とを加算し、前記補間画像間類似度が低くなり前記逆方向補間画像の信頼度が前記順方向補間画像の信頼度よりも高い場合には、前記逆方向補間画像の加算比率が前記順方向補間画像の加算比率よりも大きくなるように前記順方向補間画像と前記逆方向補間画像とを加算し、前記補間画像間類似度が低くなり前記順方向補間画像の信頼度が前記逆方向補間画像の信頼度よりも高い場合には、前記順方向補間画像の加算比率が前記逆方向補間画像の加算比率よりも大きくなるように前記順方向補間画像と前記逆方向補間画像とを加算する適応加重加算を行って前記補間画像を生成する第4のステップと、According to the reliability information of the backward interpolation image, the reliability information of the forward interpolation image, and the similarity between the interpolation images, the higher the similarity between the interpolation images, the closer the addition ratio is. The forward interpolation image and the backward interpolation image are added so that the similarity between the interpolation images is low and the reliability of the backward interpolation image is higher than the reliability of the forward interpolation image. Adds the forward interpolation image and the backward interpolation image so that the addition ratio of the backward interpolation image is larger than the addition ratio of the forward interpolation image, and the similarity between the interpolation images is reduced. When the reliability of the forward interpolation image is higher than the reliability of the backward interpolation image, the forward direction is set so that the addition ratio of the forward interpolation image is larger than the addition ratio of the backward interpolation image. Interpolated image and backward interpolation A fourth step of generating the interpolated image by performing an adaptive weighted addition for adding the image,
前記入来動画像と前記生成した補間画像とから新たな動画像を形成する第5のステップとA fifth step of forming a new moving image from the incoming moving image and the generated interpolated image;
を含むことを特徴とする動画像時間軸補間方法。A video time axis interpolation method characterized by comprising:
入来動画像から時間的に異なる補間画像(フレーム乃至フィールド)を生成し、入来動画像と前記補間画像から新たな動画像を形成する動画像時間軸補間装置であって、
生成されるべき前記補間画像に対し時間的に未来の前記入来動画像のフレーム又はフィールドを、当該画像に対して画像間相関を用いて動き推定した結果により得た逆方向の動きベクトルに基づき動き補償した逆方向補間画像と、その動き推定での画像間相関の程度を前記逆方向補間画像の信頼度の情報として得る逆方向補間手段と、
生成されるべき前記補間画像に対し時間的に過去の前記入来動画像のフレーム又はフィールドを、当該画像に対して画像間相関を用いて動き推定した結果により得た順方向の動きベクトルに基づき動き補償した順方向補間画像と、その動き推定での画像間相関の程度を前記順方向補間画像の信頼度の情報として得る順方向補間手段と、
前記順方向補間画像と前記逆方向補間画像の補間画像間類似度を求める相関検出手段と、
前記逆方向補間画像の信頼度の情報と、前記順方向補間画像の信頼度の情報と、前記補間画像間類似度とに応じて、前記補間画像間類似度が高い場合は加算比率を均等に、前記補間画像間類似度が低い場合は信頼度の高い方の補間画像の加算比率が大きくなるように、前記順方向補間画像と前記逆方向補間画像とを適応加重加算して前記補間画像を生成する適応加重手段と、
前記入来動画像と前記生成した補間画像とから新たな動画像を形成する動画像形成手段と
を有することを特徴とする動画像時間軸補間装置。
A moving image time axis interpolation device that generates an interpolation image (frame or field) that differs in time from an incoming moving image, and forms a new moving image from the incoming moving image and the interpolation image,
Based on the motion vector in the reverse direction obtained from the result of motion estimation of the frame or field of the incoming moving image that is future in time with respect to the interpolated image to be generated , using inter-image correlation for the image. A backward interpolation means for obtaining a motion compensated backward interpolation image and a degree of correlation between the images in the motion estimation as reliability information of the backward interpolation image ;
Based on a forward motion vector obtained from a result of motion estimation of the frame or field of the incoming moving image that is past in time with respect to the interpolated image to be generated , using inter-image correlation for the image. Forward-interpolated means for obtaining the motion-compensated forward-interpolated image and the degree of correlation between the images in the motion estimation as reliability information of the forward-interpolated image ;
Correlation detection means for obtaining similarity between interpolated images of the forward direction interpolation image and the reverse direction interpolation image;
According to the reliability information of the backward interpolation image, the reliability information of the forward interpolation image, and the similarity between the interpolation images, if the similarity between the interpolation images is high, the addition ratio is evenly distributed. When the similarity between the interpolated images is low, the forward interpolated image and the reverse interpolated image are adaptively weighted and added so that the addition ratio of the interpolated image with higher reliability becomes larger. Adaptive weighting means to generate,
A moving image time axis interpolating device comprising moving image forming means for forming a new moving image from the incoming moving image and the generated interpolated image.
入来動画像から時間的に異なる補間画像(フレーム乃至フィールド)を生成し、入来動画像と前記補間画像から新たな動画像を形成する動画像時間軸補間装置であって、A moving image time axis interpolation device that generates an interpolation image (frame or field) that differs in time from an incoming moving image, and forms a new moving image from the incoming moving image and the interpolation image,
生成されるべき前記補間画像に対し時間的に未来の前記入来動画像のフレーム又はフィールドを、当該画像に対して画像間相関を用いて動き推定した結果により得た逆方向の動きベクトルに基づき動き補償した逆方向補間画像と、その動き推定での画像間相関の程度を前記逆方向補間画像の信頼度の情報として得る逆方向補間手段と、Based on the motion vector in the reverse direction obtained from the result of motion estimation of the frame or field of the incoming moving image that is future in time with respect to the interpolated image to be generated, using inter-image correlation for the image. A backward interpolation means for obtaining a motion compensated backward interpolation image and a degree of correlation between the images in the motion estimation as reliability information of the backward interpolation image;
生成されるべき前記補間画像に対し時間的に過去の前記入来動画像のフレーム又はフィールドを、当該画像に対して画像間相関を用いて動き推定した結果により得た順方向の動きベクトルに基づき動き補償した順方向補間画像と、その動き推定での画像間相関の程度を前記順方向補間画像の信頼度の情報として得る順方向補間手段と、Based on a forward motion vector obtained from a result of motion estimation of the frame or field of the incoming moving image that is past in time with respect to the interpolated image to be generated, using inter-image correlation for the image. Forward-interpolated means for obtaining the motion-compensated forward-interpolated image and the degree of correlation between the images in the motion estimation as reliability information of the forward-interpolated image;
前記順方向補間画像と前記逆方向補間画像の補間画像間類似度を求める相関検出手段と、  Correlation detection means for obtaining similarity between interpolated images of the forward direction interpolation image and the reverse direction interpolation image;
前記逆方向補間画像の信頼度の情報と、前記順方向補間画像の信頼度の情報と、前記補間画像間類似度とに応じて、前記補間画像間類似度が高いほど加算比率が均等に近くなるように前記順方向補間画像と前記逆方向補間画像とを加算し、前記補間画像間類似度が低くなり前記逆方向補間画像の信頼度が前記順方向補間画像の信頼度よりも高い場合には、前記逆方向補間画像の加算比率が前記順方向補間画像の加算比率よりも大きくなるように前記順方向補間画像と前記逆方向補間画像とを加算し、前記補間画像間類似度が低くなり前記順方向補間画像の信頼度が前記逆方向補間画像の信頼度よりも高い場合には、前記順方向補間画像の加算比率が前記逆方向補間画像の加算比率よりも大きくなるように前記順方向補間画像と前記逆方向補間画像とを加算する適応加重加算を行って前記補間画像を生成する適応加重手段と、According to the reliability information of the backward interpolation image, the reliability information of the forward interpolation image, and the similarity between the interpolation images, the higher the similarity between the interpolation images, the closer the addition ratio is. The forward interpolation image and the backward interpolation image are added so that the similarity between the interpolation images is low and the reliability of the backward interpolation image is higher than the reliability of the forward interpolation image. Adds the forward interpolation image and the backward interpolation image so that the addition ratio of the backward interpolation image is larger than the addition ratio of the forward interpolation image, and the similarity between the interpolation images is reduced. When the reliability of the forward interpolation image is higher than the reliability of the backward interpolation image, the forward direction is set so that the addition ratio of the forward interpolation image is larger than the addition ratio of the backward interpolation image. Interpolated image and backward interpolation An adaptive weighting means for generating the interpolated image by performing an adaptive weighted addition for adding the image,
前記入来動画像と前記生成した補間画像とから新たな動画像を形成する動画像形成手段とMoving image forming means for forming a new moving image from the incoming moving image and the generated interpolated image;
を有することを特徴とする動画像時間軸補間装置。A video time-axis interpolation apparatus characterized by comprising:
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