JP4222602B2 - 順次走査変換装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、字幕の消え際の画質劣化を抑えるとともに、垂直解像度の向上を図る動き補償型の順次走査変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の動き補償型の順次走査変換装置は、動きベクトルが正確に検出されたかどうかを現フィールドの画像信号と動きベクトルによるフィールド間補間信号を比較して判定し、不正確なベクトルによって間違った画像信号の補間を防ぐことが行われている。（例えば、特許文献１）
【０００３】
【特許文献１】
特許第２７６２７９４号公報（第２〜３頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した特許文献１の技術では、入力映像信号が映画のように字幕を含む映像信号の場合、字幕が主となる映像の上に重ねて表示されることが多いので、ブロック単位に正確な動きベクトルを得たとしても、字幕の消え際に、字幕の一部分がゴミのように残って、画質を損なうことがある。
【０００５】
その原因としては以下のようなことが考えられる。ブロック内のほとんどが字幕で占められるブロックでは、字幕が消えることにより、妥当な動きベクトルが見つからないため、既に字幕の存在しない現フィールドの画像信号のみでフィールド内補間が行われる。一方、ブロック内のほとんどが主となる映像で占められ、かつ、字幕の一部分のみが含まれるブロックでは、主となる映像に対し正確な動きベクトルを検出して、まだ字幕の存在する前フィールドの画像信号から動きベクトルによるフィールド間補間が行われる。このように、正確に動きベクトルを検出しているにもかかわらず、上記したような画質劣化が生じる。字幕は白文字の場合が多く、画質劣化は視覚的に目立ちやすい。
【０００６】
また、直高域成分の多い入力画像信号の場合、現フィールドの画像信号と動きベクトルによるフィールド間補間信号との差が大きくなりやすいため、動きベクトルが無効と判定されやすく、動き補償の効果である垂直解像度の向上が十分に得られない、という問題があった。
【０００７】
上記した課題を解決するために、この発明の順次走査変換装置は、画像信号からフィールドの画像を補間するための動きベクトル補間信号とフィールド内補間信号とを生成する生成手段と、入力画像信号の字幕領域を検出する検出手段と、前記字幕領域を構成する画素単位で、前記動きベクトル補間信号を中心にして上下ライン左右画素にあたる現フィールド上ライン信号および下ライン信号の合計画素の最大値に任意の値を加えた加算値と前記動きベクトル補間信号の輝度とを比較して、前記加算値が前記動きベクトル補間信号の輝度より高い場合は前記動きベクトル補間信号を採用することを決定し、前記加算値が前記動きベクトル補間信号の輝度より低い場合は前記フィールド内補間信号を採用することを決定する判定手段と、前記判定手段で決定した動きベクトル補間信号又はフィールド内補間信号のいずれか一方と前記画像信号とを混合して前記字幕領域の画像を補間する動き適応処理手段とを具備することを特徴とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、この発明の順次走査変換装置は、前後および現フィールドの画像信号の任意の組み合わせでフレーム間またはフィールド間もしくはその両方の動きベクトルを検出し、検出された該動きベクトルに基づき現フィールドの走査線間の補間信号を生成する生成手段と、入力画像信号における字幕領域を検出する検出手段と、前記動きベクトルによる補間信号と現フィールドにおけるその周囲の画像信号とを用いて前記動きベクトルによる補間信号を採用するか否かを画素単位に判定する判定手段と、を具備し、前記検出手段により字幕領域とされた領域は、前記判定手段の結果に基づき、採用の場合には前記動きベクトルによる補間信号を、不採用の場合には現フィールドの画像信号によるフィールド内補間信号を選択し、前記字幕領域以外の領域は、前記判定手段の結果を用いずに前記動きベクトルによる補間信号の採用可否を判定して現フィールドのフィールド内補間信号に切り換えて出力することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１、図２は、この発明の一実施の形態について説明するためのもので、図１は回路構成図であり、図２は画素補間の概念図である。
図１において、先ず、入力画像信号ａが、フィールド遅延器１１で1フィールド遅延されて現フィールド信号ｂとなり、現フィールド信号ｂがさらにフィールド遅延器１２で1フィールド遅延されて前フィールド信号ｃとなる。以後、入力画像信号ａは後フィールド信号ａと呼ぶ。
【００１０】
現フィールド信号ｂはフィールド内補間回路１３に入力され、現フィールド信号ｂの走査線間に位置する、すなわち、図２の白丸で示す画素Ｐｎ（ｙ±２ｉ）（ｉは整数）の位置にあたるフィールド内補間信号ｄが生成される。
【００１１】
一方、前フィールド信号ｃ、現フィールド信号ｂ、後フィールド信号ａが動きベクトル補間回路１４に入力され、ブロック単位で求められた最も相関度の高い動きベクトルによる動きベクトル補間信号ｅがフィールド内補間信号ｄと同じく図２の画素Ｐｎ（ｙ±２ｉ）の位置に生成される。その時、その動きベクトルの相関度信号ｆも同時に出力される。
【００１２】
フィールド内補間信号ｄと動きベクトル補間信号ｅを選択的に切り換える選択器１５は、通常、ブロック単位の動きベクトル相関度信号ｆにより、相関度が高い場合には動きベクトル補間信号ｅを、相関度が低い場合にはフィールド内補間信号ｄを選択して出力する。
【００１３】
しかし、前フィールド信号ｃ、現フィールド信号ｂ、後フィールド信号ａから字幕領域検出回路１６により生成された字幕領域検出信号ｇが字幕領域であることを示した場合、たとえそのブロックの動きベクトルの相関度が高くても、画素単位動きベクトル採用判定回路１７の出力である動きベクトル採用判定信号ｈが不採用を示したならば、その画素については、フィールド内補間信号ｄを選択出力する。
【００１４】
ここで、画素単位動きベクトル採用判定回路１７では、動きベクトル補間信号ｅとその周囲の現フィールド信号ｂとを用いて画素単位に動きベクトル補間信号ｅを採用するか否かを判定している。
【００１５】
動き検出信号ｉは後フィールド信号ａと前フィールド信号ｃから動き検出回路１８により生成される。混合回路１９ではこの動き検出信号ｉに基づき、動きが大きい時ほど選択切替回路１５の出力の比率を高く、動きが少ない時ほど前フィールド信号ｃの比率を高くして、両者を混合出力し、動き適応処理が行われる。
【００１６】
最後に、現フィールド信号ｂとその走査線間に位置する混合回路１９の出力ｊが倍速変換・選択器２０に入力され、ここで現フィールド信号ｂと混合信号ｊからノンインターレースを生成し、順次走査信号出力ｋとして出力される。
【００１７】
上記によれば、動きベクトルを求める際の単位であるブロック内のほとんどが主となる映像で占められ、かつ、字幕の一部分のみが含まれるブロックにおいて、主となる映像に対する正確な動きベクトルによって、字幕の消え際にその字幕の一部分も一緒に残留する動きベクトル補間がなされたとしても、字幕領域においては現フィールドの周囲画素から画素単位に動きベクトル補間信号の採用可否をさらに判定するため、字幕の残留を抑えて画質劣化を防ぐことができる。
【００１８】
ここで、図３を用い字幕の残留を抑えて画質劣化を防止することについて説明する。
図３において、前フィールドには主画像の上に字幕文字「幕」が存在し、現フィールドでは字幕文字「幕」が消え、主画像のみとなったとする。ブロックｅのように前フィールドにおいてブロック内のほとんどが字幕文字で占められたブロックでは、相関度が高い動きベクトルが見つからずに、現フィールド内だけでフィールド内補間が行われることになる。これにより得られた順次走査信号には字幕の残留を防止することができる。
【００１９】
しかし、ブロックｃのように前フィールドにおいてブロック内のほとんどが主画像であり、字幕文字の一部分のみが含まれたブロックでは、相関度が高い動きベクトルが見つかり、動きベクトルにより、前フィールドの画像からフィールド間補間が行われるため、前フィールドに存在していた字幕文字の一部分がゴミのように残留する。
【００２０】
しかし、この実施の形態においては、字幕文字の一部分が残留した画素に対し、現フィールドの周囲画素との比較で、動きベクトルによるフィールド間補間を行わないと判定するので、ブロックとしては動きベクトルによるフィールド間補間を行っているものの、残留する字幕文字の一部分を取り除くことができる。
【００２１】
また、字幕領域以外の領域においては、現フィールドの周囲画素による動きベクトル補間信号の採用可否判定を行わないため、動き補償の効果である垂直解像度の向上が十分に得られる。
【００２２】
図４は、図１の画素単位動きベクトル採用判定部のより具体的に説明するための構成図である。動きベクトル補間信号ｅを中心にして上下ライン左右±ｎ画素（ｎは任意の整数）にあたる現フィールド上ライン信号ｂ１および下ライン信号ｂ２の合計（４ｎ＋２）画素の最大値が、最大値検出回路２１により求められる。次に、その値に任意の値ｌを加算器２２で加えた値と中心となる動きベクトル補間信号ｅとを比較判定回路２３で比較する。動きベクトル補間信号ｅの方が大きい場合には、動きベクトル補間信号ｅを採用しないとする動きベクトル採用判定信号ｈを比較判定回路２３の出力を、動きベクトル採用判定信号ｈとして出力する。
【００２３】
このように、字幕の輝度が高いことを利用することにより、効率よく字幕の残留を抑えることができ、解像度の向上に寄与する。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の順次走査変換装置によれば、字幕の消え際に字幕の一部分がゴミのように残ることを防ぐとともに、字幕領域以外の領域での垂直解像度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の一実施の形態について説明するための回路構成図。
【図２】 図１の動作について説明するための説明図。
【図３】 この発明の字幕の残留を抑えて画質劣化防止することについて説明するための説明図。
【図４】 図１の画素単位動きベクトル採用判定部の構成図。
【符号の説明】
１１，１２…フィールド遅延器
１３…フィールド内補間回路
１４…動きベクトル補間回路
１５…選択器
１６…字幕領域検出回路
１７…画素単位動きベクトル採用判定回路
１８…動き検出回路
１９…混合回路
２０…倍速変換・選択器
２１…最大値検出回路
２２…加算器
２３…比較判定回路
【発明の属する技術分野】
この発明は、字幕の消え際の画質劣化を抑えるとともに、垂直解像度の向上を図る動き補償型の順次走査変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の動き補償型の順次走査変換装置は、動きベクトルが正確に検出されたかどうかを現フィールドの画像信号と動きベクトルによるフィールド間補間信号を比較して判定し、不正確なベクトルによって間違った画像信号の補間を防ぐことが行われている。（例えば、特許文献１）
【０００３】
【特許文献１】
特許第２７６２７９４号公報（第２〜３頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した特許文献１の技術では、入力映像信号が映画のように字幕を含む映像信号の場合、字幕が主となる映像の上に重ねて表示されることが多いので、ブロック単位に正確な動きベクトルを得たとしても、字幕の消え際に、字幕の一部分がゴミのように残って、画質を損なうことがある。
【０００５】
その原因としては以下のようなことが考えられる。ブロック内のほとんどが字幕で占められるブロックでは、字幕が消えることにより、妥当な動きベクトルが見つからないため、既に字幕の存在しない現フィールドの画像信号のみでフィールド内補間が行われる。一方、ブロック内のほとんどが主となる映像で占められ、かつ、字幕の一部分のみが含まれるブロックでは、主となる映像に対し正確な動きベクトルを検出して、まだ字幕の存在する前フィールドの画像信号から動きベクトルによるフィールド間補間が行われる。このように、正確に動きベクトルを検出しているにもかかわらず、上記したような画質劣化が生じる。字幕は白文字の場合が多く、画質劣化は視覚的に目立ちやすい。
【０００６】
また、直高域成分の多い入力画像信号の場合、現フィールドの画像信号と動きベクトルによるフィールド間補間信号との差が大きくなりやすいため、動きベクトルが無効と判定されやすく、動き補償の効果である垂直解像度の向上が十分に得られない、という問題があった。
【０００７】
上記した課題を解決するために、この発明の順次走査変換装置は、画像信号からフィールドの画像を補間するための動きベクトル補間信号とフィールド内補間信号とを生成する生成手段と、入力画像信号の字幕領域を検出する検出手段と、前記字幕領域を構成する画素単位で、前記動きベクトル補間信号を中心にして上下ライン左右画素にあたる現フィールド上ライン信号および下ライン信号の合計画素の最大値に任意の値を加えた加算値と前記動きベクトル補間信号の輝度とを比較して、前記加算値が前記動きベクトル補間信号の輝度より高い場合は前記動きベクトル補間信号を採用することを決定し、前記加算値が前記動きベクトル補間信号の輝度より低い場合は前記フィールド内補間信号を採用することを決定する判定手段と、前記判定手段で決定した動きベクトル補間信号又はフィールド内補間信号のいずれか一方と前記画像信号とを混合して前記字幕領域の画像を補間する動き適応処理手段とを具備することを特徴とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、この発明の順次走査変換装置は、前後および現フィールドの画像信号の任意の組み合わせでフレーム間またはフィールド間もしくはその両方の動きベクトルを検出し、検出された該動きベクトルに基づき現フィールドの走査線間の補間信号を生成する生成手段と、入力画像信号における字幕領域を検出する検出手段と、前記動きベクトルによる補間信号と現フィールドにおけるその周囲の画像信号とを用いて前記動きベクトルによる補間信号を採用するか否かを画素単位に判定する判定手段と、を具備し、前記検出手段により字幕領域とされた領域は、前記判定手段の結果に基づき、採用の場合には前記動きベクトルによる補間信号を、不採用の場合には現フィールドの画像信号によるフィールド内補間信号を選択し、前記字幕領域以外の領域は、前記判定手段の結果を用いずに前記動きベクトルによる補間信号の採用可否を判定して現フィールドのフィールド内補間信号に切り換えて出力することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１、図２は、この発明の一実施の形態について説明するためのもので、図１は回路構成図であり、図２は画素補間の概念図である。
図１において、先ず、入力画像信号ａが、フィールド遅延器１１で1フィールド遅延されて現フィールド信号ｂとなり、現フィールド信号ｂがさらにフィールド遅延器１２で1フィールド遅延されて前フィールド信号ｃとなる。以後、入力画像信号ａは後フィールド信号ａと呼ぶ。
【００１０】
現フィールド信号ｂはフィールド内補間回路１３に入力され、現フィールド信号ｂの走査線間に位置する、すなわち、図２の白丸で示す画素Ｐｎ（ｙ±２ｉ）（ｉは整数）の位置にあたるフィールド内補間信号ｄが生成される。
【００１１】
一方、前フィールド信号ｃ、現フィールド信号ｂ、後フィールド信号ａが動きベクトル補間回路１４に入力され、ブロック単位で求められた最も相関度の高い動きベクトルによる動きベクトル補間信号ｅがフィールド内補間信号ｄと同じく図２の画素Ｐｎ（ｙ±２ｉ）の位置に生成される。その時、その動きベクトルの相関度信号ｆも同時に出力される。
【００１２】
フィールド内補間信号ｄと動きベクトル補間信号ｅを選択的に切り換える選択器１５は、通常、ブロック単位の動きベクトル相関度信号ｆにより、相関度が高い場合には動きベクトル補間信号ｅを、相関度が低い場合にはフィールド内補間信号ｄを選択して出力する。
【００１３】
しかし、前フィールド信号ｃ、現フィールド信号ｂ、後フィールド信号ａから字幕領域検出回路１６により生成された字幕領域検出信号ｇが字幕領域であることを示した場合、たとえそのブロックの動きベクトルの相関度が高くても、画素単位動きベクトル採用判定回路１７の出力である動きベクトル採用判定信号ｈが不採用を示したならば、その画素については、フィールド内補間信号ｄを選択出力する。
【００１４】
ここで、画素単位動きベクトル採用判定回路１７では、動きベクトル補間信号ｅとその周囲の現フィールド信号ｂとを用いて画素単位に動きベクトル補間信号ｅを採用するか否かを判定している。
【００１５】
動き検出信号ｉは後フィールド信号ａと前フィールド信号ｃから動き検出回路１８により生成される。混合回路１９ではこの動き検出信号ｉに基づき、動きが大きい時ほど選択切替回路１５の出力の比率を高く、動きが少ない時ほど前フィールド信号ｃの比率を高くして、両者を混合出力し、動き適応処理が行われる。
【００１６】
最後に、現フィールド信号ｂとその走査線間に位置する混合回路１９の出力ｊが倍速変換・選択器２０に入力され、ここで現フィールド信号ｂと混合信号ｊからノンインターレースを生成し、順次走査信号出力ｋとして出力される。
【００１７】
上記によれば、動きベクトルを求める際の単位であるブロック内のほとんどが主となる映像で占められ、かつ、字幕の一部分のみが含まれるブロックにおいて、主となる映像に対する正確な動きベクトルによって、字幕の消え際にその字幕の一部分も一緒に残留する動きベクトル補間がなされたとしても、字幕領域においては現フィールドの周囲画素から画素単位に動きベクトル補間信号の採用可否をさらに判定するため、字幕の残留を抑えて画質劣化を防ぐことができる。
【００１８】
ここで、図３を用い字幕の残留を抑えて画質劣化を防止することについて説明する。
図３において、前フィールドには主画像の上に字幕文字「幕」が存在し、現フィールドでは字幕文字「幕」が消え、主画像のみとなったとする。ブロックｅのように前フィールドにおいてブロック内のほとんどが字幕文字で占められたブロックでは、相関度が高い動きベクトルが見つからずに、現フィールド内だけでフィールド内補間が行われることになる。これにより得られた順次走査信号には字幕の残留を防止することができる。
【００１９】
しかし、ブロックｃのように前フィールドにおいてブロック内のほとんどが主画像であり、字幕文字の一部分のみが含まれたブロックでは、相関度が高い動きベクトルが見つかり、動きベクトルにより、前フィールドの画像からフィールド間補間が行われるため、前フィールドに存在していた字幕文字の一部分がゴミのように残留する。
【００２０】
しかし、この実施の形態においては、字幕文字の一部分が残留した画素に対し、現フィールドの周囲画素との比較で、動きベクトルによるフィールド間補間を行わないと判定するので、ブロックとしては動きベクトルによるフィールド間補間を行っているものの、残留する字幕文字の一部分を取り除くことができる。
【００２１】
また、字幕領域以外の領域においては、現フィールドの周囲画素による動きベクトル補間信号の採用可否判定を行わないため、動き補償の効果である垂直解像度の向上が十分に得られる。
【００２２】
図４は、図１の画素単位動きベクトル採用判定部のより具体的に説明するための構成図である。動きベクトル補間信号ｅを中心にして上下ライン左右±ｎ画素（ｎは任意の整数）にあたる現フィールド上ライン信号ｂ１および下ライン信号ｂ２の合計（４ｎ＋２）画素の最大値が、最大値検出回路２１により求められる。次に、その値に任意の値ｌを加算器２２で加えた値と中心となる動きベクトル補間信号ｅとを比較判定回路２３で比較する。動きベクトル補間信号ｅの方が大きい場合には、動きベクトル補間信号ｅを採用しないとする動きベクトル採用判定信号ｈを比較判定回路２３の出力を、動きベクトル採用判定信号ｈとして出力する。
【００２３】
このように、字幕の輝度が高いことを利用することにより、効率よく字幕の残留を抑えることができ、解像度の向上に寄与する。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の順次走査変換装置によれば、字幕の消え際に字幕の一部分がゴミのように残ることを防ぐとともに、字幕領域以外の領域での垂直解像度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の一実施の形態について説明するための回路構成図。
【図２】 図１の動作について説明するための説明図。
【図３】 この発明の字幕の残留を抑えて画質劣化防止することについて説明するための説明図。
【図４】 図１の画素単位動きベクトル採用判定部の構成図。
【符号の説明】
１１，１２…フィールド遅延器
１３…フィールド内補間回路
１４…動きベクトル補間回路
１５…選択器
１６…字幕領域検出回路
１７…画素単位動きベクトル採用判定回路
１８…動き検出回路
１９…混合回路
２０…倍速変換・選択器
２１…最大値検出回路
２２…加算器
２３…比較判定回路
Claims (2)
- 画像信号からフィールドの画像を補間するための動きベクトル補間信号とフィールド内補間信号とを生成する生成手段と、
入力画像信号の字幕領域を検出する検出手段と、
前記字幕領域を構成する画素単位で、前記動きベクトル補間信号を中心にして上下ライン左右画素にあたる現フィールド上ライン信号および下ライン信号の合計画素の最大値に任意の値を加えた加算値と前記動きベクトル補間信号の輝度とを比較して、前記加算値が前記動きベクトル補間信号の輝度より高い場合は前記動きベクトル補間信号を採用することを決定し、前記加算値が前記動きベクトル補間信号の輝度より低い場合は前記フィールド内補間信号を採用することを決定する判定手段と、
前記判定手段で決定した動きベクトル補間信号又はフィールド内補間信号のいずれか一方と前記画像信号とを混合して前記字幕領域の画像を補間する動き適応処理手段と
を具備することを特徴とする順次走査変換装置。 - フレーム内の差分信号から動き検出信号の検出を行い、当該動き検出信号に基づいて動き補償型補間を行う機能を備えた請求項１記載の順次走査変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003118635A JP4222602B2 (ja) | 2003-04-23 | 2003-04-23 | 順次走査変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003118635A JP4222602B2 (ja) | 2003-04-23 | 2003-04-23 | 順次走査変換装置 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004328243A JP2004328243A (ja) | 2004-11-18 |
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2003
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| A521 | Written amendment |
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| A621 | Written request for application examination |
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