JP4309453B2 - 補間フレーム生成装置、補間フレーム生成方法及び放送受信装置 - Google Patents
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Description
連続するフレーム画像(31,33)に挿入する補間フレーム画像(32)を生成する補間フレーム生成装置であって、
前記連続するフレーム画像(31,33)を構成する複数のブロックにつき、各ブロック(40−1,…)においてブロックマッチング処理を行い、補間フレーム上の動きベクトルを一つに特定する動きベクトル検出部(12)と、
前記動きベクトル検出部が動きベクトルを一つに特定できた補間ブロックに関しては、その動きベクトルに基づいて補間フレーム画像を生成し、前記動きベクトル検出部が動きベクトルを一つに特定できなかった補間ブロックに関しては、動きベクトル成分を含まない前記フレーム画像に基づいた補間フレーム画像を生成する生成部(13)と、
を具備することを特徴とする補間フレーム生成装置である。
図1は本発明の一実施形態に係る補間フレーム生成装置の構成の一例を示すブロック図である。
(構成)
初めに、本発明の一実施形態である補間フレーム生成装置の構成の一例について、図面を用いて説明する。本発明の一実施形態である補間フレーム生成装置10は、図1に示すように、入力画像信号が与えられるフレームメモリ11と、同様に入力端及びフレームメモリ11から入力画像信号が与えられる動きベクトル検出部12と、動きベクトル検出部12から動きベクトルがフレームメモリ11から入力画像信号が供給され、補間画像を生成する補間画像生成部13を有する。
次に、本発明の一実施形態である補間フレーム生成装置の補間フレーム生成処理について、図面を用いて詳細に説明する。図2は、本発明の一実施形態に係る補間フレーム生成装置のブロックマッチング処理の一例を示す説明図である。
初めに、固定長ブロックと可変長ブロックのブロックマッチング処理について図面を用いて説明する。
上述したように、補間画像生成部13は、動きベクトル検出部12が検出したフレーム間の動きベクトルに基づいて、補間フレーム画像を生成する。動きベクトルは、前フレーム及び後フレームの2枚ないしそれ以上の入力フレーム間で、フレームを構成する画像ブロックのマッチングを行うことにより、物体の動いた方向及び距離として検出される。各ブロックの動きベクトルを用いて、入力フレーム間に位置する新たな補間フレームが作成され、補間フレームを2枚の入力フレーム間に挿入することにより、フレーム数を増加して動画像を表示する。
しかし、ブロックマッチング処理は、図2に示すようにブロックのサイズを固定とする固定長ブロック40−1、40−2だけでなく、ブロックのサイズを可変とする可変長ブロック40’−1、40’−2等を用いることが有効な場合が存在する。
更に、可変長ブロック(大ブロック)の動き検出を行う際の適切なブロックサイズを決定する基準の一例を示す。
『複数の動きベクトル候補が発生する領域』を検出し、この領域の幅に基づいて『可変長ブロック(大ブロック)のサイズ』を決定するものである。
『複数の動きベクトル候補が発生する領域』≒『可変長ブロック(大ブロック)のサイズ』
又は、
『複数の動きベクトル候補が発生する領域』≒『可変長ブロック(大ブロック)のサイズ』+a(定数)
等の決定方法が好適であるが、これに限定されるものではない。
・小ブロックでのベクトル検出時に、信頼し得る動きベクトルの候補が複数見つかった事象(つまりベクトルを一意に検出できず迷っている状態)の、連続発生回数を測定してこれに対応した幅とする。
本発明の一実施形態においては、動きベクトルの検出を繰り返し行なった場合にも関わらず動きベクトルをうまく特定できない際は、動きベクトルにそれ以上に固執せずに、動きベクトルを参照しない補間フレーム画像を生成して用いるものである。
動きベクトルを用いない場合も含め、一つのフレーム画像の各ブロックにおけるベクトルの分布が、以下の4つの結果A乃至Dに分類されている(ステップS4)
結果A:小ブロックaにより動きベクトルが検出された結果A
結果B:中ブロックbにより動きベクトルが検出された結果B
結果C:大ブロックcにより動きベクトルが検出された結果C
結果D:動きベクトルの検出を中止した結果D。
次に、図7のフローチャートを用いて、補間フレーム生成処理の説明を以下に詳細に行なう。図7のフローチャートが示す実施形態は、本発明の一実施形態に係る補間フレーム生成装置における小ブロック、中ブロック、大ブロックに関する動きベクトル検出処理の一例を説明するフローチャートである。
|最小値−極小値i|<(閾値)
を満たす値が1つだけであれば、動きベクトルが一つに特定できたことになる(ステップS22)。この場合は、結果Aに進み、小ブロック検出部21は、小ブロックでの検出結果から最小SADの動きベクトルを選択する(ステップS23)。
|最小値−極小値i|<(閾値)
を満たす値が2つ以上であれば、動きベクトルは特定できないことになる。
|最小値−極小値i|<(閾値)
を満たす値が1つに特定できれば、動きベクトルを一つに特定できたことになる(ステップS25)。この場合は、結果Bに進み、中ブロック検出部22は、中ブロックでの検出結果から最小SADの動きベクトルを選択し、その値に近い小ベクトルでのベクトル検出極小点を選択する (ステップS26)。
|最小値−極小値i|<(閾値)
を満たす値が2つ以上であれば、動きベクトルは特定できないことになる。
|最小値−極小値i|<(閾値)
を満たす値が1つに特定できれば、動きベクトルを一つに特定できたことになる。この場合は、結果Cに進み、大ブロック検出部23は、大ブロックでの検出結果から最小SADの動きベクトルを選択し、その値に近い小ブロックでのベクトル検出極小点を選択する(ステップS29)。
|最小値−極小値i|<(閾値)
を満たす値が2つ以上であれば、動きベクトルは特定できないことになる(ステップS28)。
結果Aにおいては、小ブロックにより検出した動きベクトルに基づく補間フレーム画像が、
結果Bにおいては、中ブロックにより検出した動きベクトルに基づく補間フレーム画像が、
結果Cにおいては、大ブロックにより検出した動きベクトルに基づく補間フレーム画像が、
結果Dにおいては、動きベクトル成分を含まない補間フレーム画像が適用されるため、全体として、各結果において適切な補間フレーム画像を提供することができる。
なお、他の実施形態として、ステップS28において、
|最小値−極小値i|<(閾値)
を満たす値が2つ以上であれば、動きベクトルは特定できないことになるが、この時点でベクトル検出をただちに中断するのではなく、ステップS22及びステップS25及びステップS28での、各『|最小値−極小値i|と、各(閾値)』をもう一度見直す機会を与えることが好適である。
なお、上述した実施形態は、小ブロック検出処理、中ブロック検出処理、大ブロック検出処理の順序で示されているが、これらの順序は必ずしもこれに限るものではない。すなわち、各小ブロック検出処理、中ブロック検出処理、大ブロック検出処理の閾値の大きさを考慮することにより、大ブロック検出処理、中ブロック検出処理、小ブロック検出処理の順序で処理を行なっても、検出結果に大きな違いがでない場合もある。
・『小ブロック、中ブロック』の場合
図8は、本発明の一実施形態に係る補間フレーム生成装置における小ブロック、中ブロックに関する動きベクトル検出処理の一例を説明するフローチャートである。
中ブロック検出処理だけでも、十分に同等の検出処理が行なわれるものである。
図9は、本発明の一実施形態に係る補間フレーム生成装置における小ブロック、大ブロックに関する動きベクトル検出処理の一例を説明するフローチャートである。
図10は、本発明の一実施形態に係る補間フレーム生成装置における動きベクトル量に応じた補間フレームを生成する処理の一例を説明するフローチャートである。
その他の実施形態として、以下のような場合が好適である。
次に、本発明の一実施形態に係る補間フレーム生成装置を適用した放送受信装置の一例を図面を用いて説明する。図11は、本発明の一実施形態に係る補間フレーム生成装置を利用した放送受信装置の構成の一例を示すブロック図である。
本発明の一実施形態に係る補間フレーム生成装置を適用した放送受信装置の一実施形態であるデジタルテレビジョン装置等の放送受信装置の構成の一例を、以下に図面を用いて詳細に説明する。図11は、補間フレーム生成装置を適用した放送受信装置の一実施形態であるデジタルテレビジョン装置等の放送受信装置の構成の一例を示すブロック図である。
Claims (10)
- 連続するフレーム画像に挿入する補間フレーム画像を生成する補間フレーム生成装置であって、
前記連続するフレーム画像を構成する複数のブロックにつき、各ブロックにおいてブロックマッチング処理を行い、補間フレーム上の動きベクトルを一つに特定する動きベクトル検出部と、
前記動きベクトル検出部が動きベクトルを一つに特定できた補間ブロックに関しては、その動きベクトルに基づいて補間フレーム画像を生成し、前記動きベクトル検出部が動きベクトルを一つに特定できなかった補間ブロックに関しては、動きベクトル成分を含まない前記フレーム画像に基づいた補間フレーム画像を生成する生成部と、
を具備することを特徴とする補間フレーム生成装置。 - 前記動きベクトル検出部は、
前記フレーム画像を複数の第1ブロックに分割し、この第1ブロック毎にブロックマッチング処理を行い、SAD値の最小値と極小値の差が所定値以下となるベクトルを一つに特定できなければ動きベクトルが検出できなかったと判定し、SAD値の最小値と極小値の差が所定値以下となるベクトルを一つに特定できれば動きベクトルが検出できたと判定する第1検出部と、
前記第1検出部が動きベクトルを検出できなかった場合のブロックに関して、前記フレーム画像を前記第1ブロックよりも大きな第2ブロックに分割してこの第2ブロック毎にブロックマッチング処理を行い、SAD値の最小値と極小値の差が所定値以下となるベクトルを一つに特定できなければ第2ブロックの動きベクトルが検出できなかったと判定し、SAD値の最小値と極小値の差が所定値以下となるベクトルを一つに特定できれば第2ブロックの動きベクトルが検出できたと判定しそのベクトル値を参照して第1ブロックの動きベクトルを選択する第2検出部を含むことを特徴とする請求項1記載の補間フレーム生成装置。 - 前記動きベクトル検出部は、
前記フレーム画像を複数の第1ブロックに分割し、この第1ブロック毎にブロックマッチング処理を行い、SAD値の最小値と極小値の差が所定値以下となるベクトルを一つに特定できなければ動きベクトルが検出できなかったと判定し、SAD値の最小値と極小値の差が所定値以下となるベクトルを一つに特定できれば動きベクトルが検出できたと判定する第1検出部と、
前記第1検出部が動きベクトルを検出できなかったブロックに関して、前記フレーム画像を前記第1ブロックよりも大きな第2ブロックに分割してこの第2ブロック毎にブロックマッチング処理を行い、SAD値の最小値と極小値の差が所定値以下となるベクトルを一つに特定できなければ第2ブロックの動きベクトルが検出できなかったと判定し、SAD値の最小値と極小値の差が所定値以下となるベクトルを一つに特定できれば第2ブロックの動きベクトルを選択する第2検出部と、
前記第2検出部が動きベクトルを検出できなかったブロックに関して、前記フレーム画像を前記第2ブロックよりも大きな第3ブロックに分割してこの第3ブロック毎にブロックマッチング処理を行い、SAD値の最小値と極小値の差が所定値以下となるベクトルを一つに特定できなければ第3ブロックの動きベクトルが検出できなかったと判定し、SAD値の最小値と極小値の差が所定値以下となるベクトルを一つに特定できれば第3ブロックの動きベクトルを選択する第3検出部と、を含むことを特徴とする請求項1記載の補間フレーム生成装置。 - 前記動きベクトル検出部は、
前記フレーム画像を複数の第1ブロックに分割し、この第1ブロック毎にブロックマッチング処理を行い、SAD値の最小値と極小値の差が所定値以下となるベクトルを一つに特定できなければ動きベクトルが検出できなかったと判定し、SAD値の最小値と極小値の差が所定値以下となるベクトルを一つに特定できれば動きベクトルが検出できたと判定する第1検出部と、
前記第1検出部が動きベクトルを検出できなかったブロックに関して、前記フレーム画像を前記第1ブロックよりも小さな第2ブロックに分割してこの第2ブロック毎にブロックマッチング処理を行い、SAD値の最小値と極小値の差が所定値以下となるベクトルを一つに特定できなければ第2ブロックの動きベクトルが検出できなかったと判定し、SAD値の最小値と極小値の差が所定値以下となるベクトルを一つに特定できれば第2ブロックの動きベクトルが検出できたと判定する第2検出部を含むことを特徴とする請求項1記載の補間フレーム生成装置。 - 前記動きベクトル検出部は、
前記フレーム画像を複数の第1ブロックに分割し、この第1ブロック毎にブロックマッチング処理を行い、SAD値の最小値と極小値の差が所定値以下となるベクトルを一つに特定できなければ動きベクトルが検出できなかったと判定し、SAD値の最小値と極小値の差が所定値以下となるベクトルを一つに特定できれば動きベクトルが検出できたと判定する第1検出部と、
前記第1検出部が動きベクトルを検出できなかった場合のブロックに関して、前記フレーム画像を前記第1ブロックよりも大きな第2ブロックに分割してこの第2ブロック毎にブロックマッチング処理を行い、SAD値の最小値と極小値の差が所定値以下となるベクトルを一つに特定できなければ第2ブロックの動きベクトルが検出できなかったと判定し、SAD値の最小値と極小値の差が所定値以下となるベクトルを一つに特定できれば第2ブロックの動きベクトルが検出できたと判定しそのベクトル値を参照して第1ブロックの動きベクトルを選択する第2検出部と、
前記第2検出部が動きベクトルを検出できなかった場合のブロックに関して、前記フレーム画像を前記第2ブロックよりも大きな第3ブロックに分割してこの第3ブロック毎にブロックマッチング処理を行い、SAD値の最小値と極小値の差が所定値以下となるベクトルを一つに特定できなければ第3ブロックの動きベクトルが検出できなかったと判定し、SAD値の最小値と極小値の差が所定値以下となるベクトルを一つに特定できれば第3ブロックの動きベクトルが検出できたと判定しそのベクトル値を参照して第1ブロックの動きベクトルを選択する第3検出部と、
前記第1乃至第3検出部が動きベクトルを検出できない場合のブロックに関して、各第1乃至第3検出部の各SAD値を再度見直して、SAD値の最小値と極小値の差が所定値以下となるベクトルを一つに特定できるかどうかを判断する第4検出部と、
を具備することを特徴とする請求項1記載の補間フレーム生成装置。 - 前記生成部は、前記ブロック検出部が動きベクトルを一つに特定できなかったブロックに関しては、前記連続するフレーム画像の内の前フレーム画像または、後フレーム画像または、前記前フレーム画像と後フレーム画像を合成したフレーム画像を、補間フレーム画像として生成することを特徴とする請求項1記載の補間フレーム生成装置。
- 前記生成部は、前記ブロック検出部が動きベクトルを一つに特定できなかったブロックの各動きベクトルの大きさが所定値より小さければ、前記連続するフレーム画像の内の前フレーム画像または、後フレーム画像を補間フレーム画像として生成し、前記ブロック検出部が動きベクトルを一つに特定できなかったブロックの各動きベクトルの大きさが所定値より小さければ、前記連続するフレーム画像の内の前記前フレーム画像と後フレーム画像を合成したフレーム画像を補間フレーム画像として生成することを特徴とする請求項1記載の補間フレーム生成装置。
- 前記動きベクトル検出部は、複数のブロックにつき順番に動きベクトルを特定していく処理を、前記複数のブロック上に水平方向または垂直方向に進めて行くことを特徴とする請求項1記載の補間フレーム生成装置。
- 連続するフレーム画像に挿入する補間フレーム画像を生成する補間フレーム生成方法であって、
前記連続するフレーム画像を構成する複数のブロックにつき、各ブロックにおいてブロックマッチング処理を行い、補間フレームの動きベクトルを一つに特定し、
前記動きベクトルを一つに特定できた補間ブロックに関しては、その動きベクトルに基づいて補間フレーム画像を生成し、
前記動きベクトルを一つに特定できなかった補間ブロックに関しては、動きベクトル成分を含まない前記フレーム画像に基づいた補間フレーム画像を生成することを特徴とする補間フレーム生成方法。 - 放送信号を選局するチューナ部と、
前記チューナ部からの放送信号をデコードして映像信号を出力するデコーダ部と、
前記デコーダ部からの映像信号に含まれる連続するフレーム画像を構成する複数のブロックにつき、各ブロックにおいてブロックマッチング処理を行い、補間フレーム上の動きベクトルを一つに特定する動きベクトル検出部と、
前記動きベクトル検出部が動きベクトルを一つに特定できた補間ブロックに関しては、その動きベクトルに基づいて補間フレーム画像を生成し、前記動きベクトル検出部が動きベクトルを一つに特定できなかった補間ブロックに関しては、動きベクトル成分を含まない前記フレーム画像に基づいた補間フレーム画像を生成して、前記連続するフレーム画像の間にそれぞれ挿入する生成部と、
前記補間画像が挿入されたフレーム画像に基づいて、映像を画面表示する表示部と、
を具備することを特徴とする放送受信装置。
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