JP4312219B2 - Frame interpolation device, frame frequency conversion device, and frame interpolation method - Google Patents

Frame interpolation device, frame frequency conversion device, and frame interpolation method Download PDF

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Description

本発明は、映像信号に含まれる2枚のフレームの画像を用いて、2枚のフレームの間に存在する補間フレームの画像を生成するフレーム補間装置及びフレーム補間方法に関するものである。本発明はまた、フレーム補間装置を備えたフレーム周波数変換装置に関するものである。 The present invention relates to a frame interpolation apparatus and a frame interpolation method for generating an image of an interpolated frame existing between two frames using two frames of images included in a video signal. The invention also about the frame frequency conversion equipment provided with a frame interpolation apparatus.

液晶ディスプレイなどのホールド型ディスプレイは、1フレーム期間同じ画像を表示し続けており、画像中の物体が動いた場合に、動く物体に対する人間の目の追従が連続的に移動するのに対して、物体の移動が1フレーム単位の不連続な移動を行っているためにエッジ部分がぼやけて見える問題がある。これに対し、フレームを補間することで表示フレーム数を多くして物体の移動をスムーズにすることが考えられる。   A hold-type display such as a liquid crystal display continues to display the same image for one frame period, and when the object in the image moves, the tracking of the human eye to the moving object moves continuously, There is a problem that the edge portion looks blurry because the object moves discontinuously in units of one frame. On the other hand, it is conceivable to increase the number of display frames by interpolating frames to make the object move smoothly.

また、映画などのフィルム映像がテレビ信号に変換された素材については、両者(フィルム映像とテレビ信号)のフレーム周波数の違いから、2枚(2フィールド)又は3枚(フィールド)が同じフレームから作られた画像となっており、そのまま表示すると、動きがぼやけたり、動きがギクシャクしたジャダーが発生したりする問題がある。   In addition, for materials in which film images such as movies are converted into television signals, two (2 fields) or 3 (fields) are created from the same frame because of the difference in frame frequency between the two (film images and television signals). If the image is displayed as it is, there is a problem that the motion is blurred or judder with a jerky motion occurs.

また、同様にコンピュータ処理された映像がテレビ信号に変換された素材についても、2枚(2フィールド)が同じフレームから作られた画像であり、そのまま表示すると同様にジャダーが発生する問題がある。   Similarly, a material obtained by converting computer-processed video into a TV signal is an image in which two (2 fields) are made from the same frame.

従来のフレーム補間装置及びフレーム補間方法は、補間フレームに対して1フレーム前のフレームと同じ画像で補間する零時ホールド法か、補間フレームに対して1フレーム前の画像と1フレーム後の画像の平均画像で補間する平均値補間法などがあるが、零時ホールド法は、一定方向に動く画像に対して、滑らかな移動をしないので、依然ホールド型ディスプレイのぼやけの問題は解決されない。また、平均値補間法は、動いた画像が2重像になる問題がある。   The conventional frame interpolation apparatus and frame interpolation method is a zero hold method in which interpolation is performed with the same image as the previous frame with respect to the interpolated frame, or between the previous frame image and the next frame image with respect to the interpolated frame. Although there is an average value interpolation method for interpolating with an average image, the zero hold method does not move smoothly with respect to an image moving in a fixed direction, so the problem of blurring of the hold type display is still not solved. Further, the average value interpolation method has a problem that a moving image becomes a double image.

この改善策として、画像を複数の画素ブロックに分割し、補間フレームに対して1フレーム前のフレームを第1の参照フレームとし、補間フレームに対して1フレーム後のフレームを第2の参照フレームとし、第1の参照フレーム中にある画素ブロックと相関の最も大きい画素ブロックを第2の参照フレームから見つけ、見つかった画素ブロック対から補間フレームの画素ブロックの画像を補間するものがある(例えば、特許文献1参照)。この方法は、画素ブロック単位で補間フレームを生成するために、処理に必要なメモリ(主にはSDRAMが使用される)のデータのリード・ライトが煩雑になり、ハードウェア化が困難である問題がある。   As an improvement measure, an image is divided into a plurality of pixel blocks, a frame one frame before the interpolation frame is used as a first reference frame, and a frame one frame after the interpolation frame is used as a second reference frame. Find a pixel block having the highest correlation with the pixel block in the first reference frame from the second reference frame, and interpolate an image of the pixel block of the interpolation frame from the found pixel block pair (for example, Patent Reference 1). In this method, since an interpolation frame is generated in units of pixel blocks, data read / write in a memory (mainly SDRAM is used) necessary for processing becomes complicated, and hardware implementation is difficult. There is.

また、別の改善策として、補間フレームの補間画素に対して点対称の位置にある第一の参照フレーム上の画素と第2の参照フレーム上の画素との画素間の相関が最も大きい画素から補間フレームの補間画素を生成するものがある(例えば、特許文献2参照)。この方法では、画素単位での相関検出のため、画像の内容が異なるにも拘らず、画素間の相関が大きいと検出される場合があり、正しく補間画像が得られない場合がある。   As another improvement measure, from the pixel having the largest correlation between the pixel on the first reference frame and the pixel on the second reference frame that is point-symmetric with respect to the interpolation pixel of the interpolation frame. Some generate an interpolation pixel of an interpolation frame (see, for example, Patent Document 2). In this method, because correlation is detected in units of pixels, it may be detected that the correlation between pixels is large even though the contents of the image are different, and an interpolated image may not be obtained correctly.

特開2004−357215号公報(第9頁、第16図)JP 2004-357215 A (page 9, FIG. 16) 特開2006−129181号公報(第8頁、第3図)Japanese Patent Laying-Open No. 2006-129181 (page 8, FIG. 3)

従来のフレーム補間装置は、上記の様に構成されており、動きがぼやけたり、動きがギクシャクしたジャダーが発生したりする問題がある。また、ブロック単位で補間フレームを生成する方法では、メモリに対するデータのリード・ライトが煩雑になり、ハードウェア化が困難である問題がある。また、画素単位の相関を検出する方法では、正しく相関検出ができない問題がある。   The conventional frame interpolating apparatus is configured as described above, and there is a problem that motion is blurred or judder in which motion is jerky occurs. In addition, in the method of generating an interpolation frame in units of blocks, there is a problem that data read / write with respect to the memory becomes complicated and hardware implementation is difficult. In addition, there is a problem that the correlation cannot be detected correctly in the method of detecting the correlation in pixel units.

本発明のフレーム補間装置は、
第1の参照フレームと第2の参照フレームの間の補間フレーム内の補間画素の画素値を生成するフレーム補間装置であって、
前記補間画素の位置を中心として点対称の位置にある前記第1の参照フレームの画素ブロックと前記第2の参照フレームの画素ブロックとからなる画素ブロック対、及び上記画素ブロック対に対して、一方の画素ブロックを1画素ずらした画素ブロックで置換えた画素ブロック対をそれぞれ複数個抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出された複数の画素ブロック対のそれぞれについて、2つの画素ブロックの類似度を前記2つの画素ブロック内の画素の画素値に基づいて計算する類似度計算手段と、
前記類似度計算手段により計算された類似度又はそれを補正したものが最も大きい画素ブロック対を構成する各画素ブロックの中心に位置する画素を参照画素として選択する参照画素選択手段と、
前記参照画素選択手段により選択された参照画素に基づいて前記補間画素を生成する補間手段と
を備えたことを特徴とす
The frame interpolation apparatus of the present invention
A frame interpolation device for generating a pixel value of an interpolation pixel in an interpolation frame between a first reference frame and a second reference frame,
One of the pixel block pair consisting of the pixel block of the first reference frame and the pixel block of the second reference frame that is point-symmetric with respect to the position of the interpolation pixel, and the pixel block pair Extraction means for extracting a plurality of pixel block pairs each replaced by a pixel block shifted by one pixel;
For each of a plurality of pixel block pairs extracted by the extraction means, similarity calculation means for calculating the similarity between two pixel blocks based on the pixel values of the pixels in the two pixel blocks;
Reference pixel selection means for selecting, as a reference pixel, a pixel located at the center of each pixel block constituting a pixel block pair that has the largest similarity calculated by the similarity calculation means or a correction of the similarity;
You comprising the interpolation means for generating the interpolated pixel based on reference pixels selected by the reference pixel selecting means.

本発明によれば、最も類似度が大きく、従って第1の参照フレームと第2の参照フレームの間での画像の動きの量に最も近い相互間距離を有する一対の画素ブロック各々の中心に位置する画素の画素値に基づいて補間画素の画素値を決定することができるため、補間を正確に行うことができる。   According to the present invention, the position of the pixel block is located at the center of each of the pair of pixel blocks having the highest degree of similarity and thus having a mutual distance closest to the amount of image motion between the first reference frame and the second reference frame. Since the pixel value of the interpolation pixel can be determined based on the pixel value of the pixel to be interpolated, the interpolation can be performed accurately.

以下、本発明の実施の形態を図面により説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1のフレーム補間装置を示すブロック図である。図示のフレーム補間装置は、入力端子1と、遅延手段2と、抽出手段3と、類似度計算手段4と、参照画素選択手段5と、対称位置補間手段6と、出力端子7とを有する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a frame interpolation apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. The illustrated frame interpolation apparatus includes an input terminal 1, a delay unit 2, an extraction unit 3, a similarity calculation unit 4, a reference pixel selection unit 5, a symmetric position interpolation unit 6, and an output terminal 7.

入力端子1より入力された映像信号は、遅延手段2に入力され、1フレーム期間の遅延が行われ、第1の参照フレームとして抽出手段3の一方に入力される。また、入力端子1に入力された映像信号は、第2の参照フレームとして抽出手段3の他方の入力に入力される。抽出手段3は第1の参照フレームと、第2の参照フレームから補間画素を中心として略点対称の位置にあり、同数の画素から成る画素ブロックの対を、複数個抽出する。   The video signal input from the input terminal 1 is input to the delay unit 2, delayed by one frame period, and input to one of the extraction units 3 as a first reference frame. The video signal input to the input terminal 1 is input to the other input of the extraction unit 3 as a second reference frame. The extraction unit 3 extracts a plurality of pairs of pixel blocks that are substantially point-symmetrical with respect to the interpolation pixel from the first reference frame and the second reference frame, and are composed of the same number of pixels.

各フレーム内の画素は、図2に示すように、フレームF内に(フレームを構成する画面上に)マトリクス状に配列されている。即ち、水平方向(主走査方向)及び垂直方向(副走査方向)に互いに整列している。フレームF内の各画素の位置を水平方向の座標値hと垂直方向の座標値vとにより、(h,v)で表すものとする。座標の原点はフレームの最も左で且つ最も上の位置にあり、水平方向の座標値hは右向きに画素間隔一つにつき値が1つずつ大きくなり、垂直方向の座標値vは下向きに、画素間隔一つにつき値が1ずつ大きくなるものとする。   As shown in FIG. 2, the pixels in each frame are arranged in a matrix in the frame F (on the screen constituting the frame). That is, they are aligned with each other in the horizontal direction (main scanning direction) and the vertical direction (sub-scanning direction). The position of each pixel in the frame F is represented by (h, v) by a horizontal coordinate value h and a vertical coordinate value v. The coordinate origin is at the leftmost and uppermost position of the frame, the horizontal coordinate value h increases rightward by one for each pixel interval, and the vertical coordinate value v decreases downward. Assume that the value increases by 1 for each interval.

補間フレーム内の任意の位置(h,v)の補間画素を生成する場合、第1の参照フレーム内の画素ブロックBLa及び第2の参照フレームの画素ブロックBLbとして、例えばその中心位置が水平方向には(h−2)から(h+2)までの範囲のもの、垂直方向には(v−2)から(v+2)までの範囲のものが抽出される。このような条件を満たす画素ブロックは第1の参照フレーム、第2の参照フレームの各々に15個ずつある。各画素ブロックは例えば3行5列の画素から成るものである。   When generating an interpolation pixel at an arbitrary position (h, v) in the interpolation frame, as the pixel block BLa in the first reference frame and the pixel block BLb in the second reference frame, for example, the center position thereof is in the horizontal direction. Is extracted in the range from (h-2) to (h + 2), and in the vertical direction is extracted from (v-2) to (v + 2). There are 15 pixel blocks satisfying such conditions in each of the first reference frame and the second reference frame. Each pixel block is composed of, for example, pixels of 3 rows and 5 columns.

図3(a)〜(d)及び図4(a)〜(d)には、そのような画素ブロックが例示されている。そのうち、図3(a)〜(d)に示されるものは第1の参照フレーム内の画素ブロックBLaであり、図4(a)〜(d)に示されるものは第2の参照フレーム内の画素ブロックBLbである。   Such pixel blocks are illustrated in FIGS. 3A to 3D and FIGS. 4A to 4D. Among them, what are shown in FIGS. 3A to 3D are pixel blocks BLa in the first reference frame, and those shown in FIGS. 4A to 4D are those in the second reference frame. This is a pixel block BLb.

図3(a)に示される画素ブロックBLa(1)と図4(a)に示される画素ブロックBLb(1)が補間画素を中心として点対称の位置にある画素ブロックから成る画素ブロック対を構成している。同様に、図3(b)に示される画素ブロックBLa(2)と図4(b)に示される画素ブロックBLb(2)が補間画素を中心として点対称の位置にある画素ブロックから成る画素ブロック対を構成している。図3(c)に示される画素ブロックBLa(3)と図4(c)に示される画素ブロックBLb(3)が補間画素を中心として点対称の位置にある画素ブロックから成る画素ブロック対を構成している。同様に、図3(d)に示される画素ブロックBLa(15)と図4(d)に示される画素ブロックBLb(15)が補間画素を中心として点対称の位置にある画素ブロックから成る画素ブロック対を構成している。   The pixel block BLa (1) shown in FIG. 3 (a) and the pixel block BLb (1) shown in FIG. 4 (a) constitute a pixel block pair composed of pixel blocks located at point symmetry with respect to the interpolation pixel. is doing. Similarly, a pixel block consisting of a pixel block in which the pixel block BLa (2) shown in FIG. 3B and the pixel block BLb (2) shown in FIG. Make up a pair. The pixel block BLa (3) shown in FIG. 3 (c) and the pixel block BLb (3) shown in FIG. 4 (c) constitute a pixel block pair composed of pixel blocks located at point symmetry with respect to the interpolation pixel. is doing. Similarly, a pixel block composed of pixel blocks BLa (15) shown in FIG. 3D and pixel blocks BLb (15) shown in FIG. Make up a pair.

抽出手段3は、このように、補間画素を中心として点対称の位置にある2つの画素ブロックから成る画素ブロック対を順次抽出する。   In this way, the extraction unit 3 sequentially extracts pixel block pairs composed of two pixel blocks located at point-symmetric positions with the interpolation pixel as the center.

抽出手段3は更に、図3(a)〜(d)に例示したように補間画素を中心として点対称の位置にある画素ブロックの対のみでなく、それらのうちの一方を、1画素左方にずらした画素ブロックで置換えたものをも抽出する。例えば、図4(a)に示される画素ブロックBLb(1)を図5(a)に示されるように1画素左にずらした画素ブロックBLb(1)と、図3(a)に示される画素ブロックBLa(1)とで構成される画素ブロック対、同様に図4(b)に示される画素ブロックBLb(2)を図5(b)に示されるように1画素左にずらした画素ブロックBLb(2)と、図3(b)に示される画素ブロックBLa(2)とで構成される画素ブロック対、同様に図4(c)に示される画素ブロックBLb(3)を図5(c)に示されるように1画素左にずらした画素ブロックBLb(3)と、図3(c)に示される画素ブロックBLa(3)とで構成される画素ブロック対、同様に図4(d)に示される画素ブロックBLb(15)を図5(d)に示されるように1画素左にずらした画素ブロックBLb(15)と、図3(d)に示される画素ブロックBLa(15)とで構成される画素ブロック対を抽出する。   The extraction means 3 further includes not only a pair of pixel blocks located at point symmetry with respect to the interpolated pixel as shown in FIGS. 3A to 3D but also one of them to the left of one pixel. Also extracted are those replaced with pixel blocks shifted to. For example, the pixel block BLb (1) shown in FIG. 4A is shifted to the left by one pixel as shown in FIG. 5A, and the pixel block BLb (1) shown in FIG. A pixel block pair consisting of a block BLa (1) and a pixel block BLb in which the pixel block BLb (2) shown in FIG. 4B is shifted to the left by one pixel as shown in FIG. 5B. FIG. 5C shows a pixel block pair composed of (2) and the pixel block BLa (2) shown in FIG. 3B. Similarly, the pixel block BLb (3) shown in FIG. As shown in FIG. 4, a pixel block pair composed of the pixel block BLb (3) shifted to the left by one pixel and the pixel block BLa (3) shown in FIG. The pixel block BLb (15) shown is shown in FIG. A pixel block BLb (15) which is shifted by one pixel left so that, to extract the composed pixel block pair out with pixel block BLa (15) shown in Figure 3 (d).

図3(a)〜(d)に例示された画素ブロックと図4(a)〜(d)に例示された画素ブロックは、相互間(それらの内部の互いに対応する画素相互間)に水平方向に偶数個の画素、即ち4画素、2画素、0画素の位置の差(距離)があるが、図3(a)〜(d)に示された画素ブロックと図5(a)〜(d)に示された画素ブロックは、相互間に水平方向に奇数個の画素、即ち3画素、1画素の差(距離)がある。   The pixel blocks illustrated in FIGS. 3A to 3D and the pixel blocks illustrated in FIGS. 4A to 4D are horizontally aligned with each other (between the pixels corresponding to each other inside them). There is a difference (distance) in the position of an even number of pixels, that is, 4 pixels, 2 pixels, and 0 pixels, but the pixel blocks shown in FIGS. 3A to 3D and FIGS. The pixel blocks shown in (1) have an odd number of pixels in the horizontal direction, that is, a difference (distance) of 3 pixels and 1 pixel.

抽出手段3は更に、図3(a)〜(d)及び図3(a)〜(d)に例示したように補間画素を中心にして点対称の位置にある画素ブロックの対を構成する画素ブロックの一方を、1画素上方にずらした画素ブロックで置換えたものをも抽出する。例えば、図4(a)に示される画素ブロックを1画素上にずらした画素ブロックと、図3(a)に示される画素ブロックとで構成される画素ブロック対を抽出する。   The extraction means 3 further includes pixels constituting a pair of pixel blocks located at point-symmetrical positions with respect to the interpolation pixel as illustrated in FIGS. 3A to 3D and FIGS. 3A to 3D. A block obtained by replacing one of the blocks with a pixel block shifted upward by one pixel is also extracted. For example, a pixel block pair composed of a pixel block obtained by shifting the pixel block shown in FIG. 4A by one pixel and a pixel block shown in FIG. 3A is extracted.

抽出手段3は更に、図3(a)〜(d)及び図3(a)〜(d)に例示したように補間画素を中心にして点対称の位置にある画素ブロックの対のを構成する画素ブロックの一方を、1画素左方で且つ1画素上方に(即ち、斜め左上に)ずらした画素ブロックで置換えたものをも抽出する。例えば、図4(a)〜(d)に示される画素ブロックを1画素斜め左上にずらした画素ブロックと、図3(a)〜(d)に示される画素ブロックとで構成される画素ブロック対を抽出する。   The extraction means 3 further constitutes a pair of pixel blocks located at point symmetry with respect to the interpolation pixel as illustrated in FIGS. 3 (a) to 3 (d) and FIGS. 3 (a) to 3 (d). A pixel block in which one pixel block is replaced with a pixel block shifted to the left by one pixel and upward by one pixel (that is, obliquely to the upper left) is also extracted. For example, a pixel block pair composed of a pixel block obtained by shifting the pixel block shown in FIGS. 4A to 4D diagonally to the upper left by one pixel and a pixel block shown in FIGS. 3A to 3D. To extract.

抽出手段3により抽出された画素ブロック対は、類似度計算手段4に入力され、画素ブロック対毎に画素ブロック相互間の類似度が計算される。類似度計算手段4は、例えば図3(a)の画素ブロックBLaと図4(a)の画素ブロックBLbとの類似度の計算に当たっては、図3(a)の画素ブロックBLa中の画素a1〜a15と、図4(a)の画素ブロックBLb中の画素b1〜b15(画素a1からa15に対応する位置(画素ブロック内の同一の位置)にある画素)との差分絶対値の総和(以下、SADと呼ぶ)を以下の式により類似度として計算する。   The pixel block pair extracted by the extraction unit 3 is input to the similarity calculation unit 4 and the similarity between the pixel blocks is calculated for each pixel block pair. For example, when calculating the similarity between the pixel block BLa in FIG. 3A and the pixel block BLb in FIG. 4A, the similarity calculation unit 4 calculates the pixels a1 to 1 in the pixel block BLa in FIG. The sum of absolute differences between a15 and the pixels b1 to b15 (pixels at the positions corresponding to the pixels a1 to a15 (the same position in the pixel block)) in the pixel block BLb of FIG. (Referred to as SAD) is calculated as the similarity according to the following equation.

Figure 0004312219
Figure 0004312219

同様に、他の画素ブロック対についても差分絶対値の総和SADが計算され、計算結果を各画素ブロック対の類似度として参照画素選択手段5に出力する。ここで、総和SADの値が小さいほど類似度が大きく、総和SADが大きいほど類似度が小さいことを意味する。   Similarly, the sum SAD of absolute difference values is calculated for other pixel block pairs, and the calculation result is output to the reference pixel selection means 5 as the similarity of each pixel block pair. Here, the smaller the sum SAD value, the greater the similarity, and the greater the sum SAD, the smaller the similarity.

参照画素選択手段5は、各画素ブロック対の総和SADの値が一番小さい画素ブロック対を構成する各画素ブロックの中心に位置する画素(中心画素)を参照画素として選択し、対称位置補間手段6に供給する。参照画素の選択は、参照画素の、補間画素に対する方向の選択でもあるので、補間方向の選択と言う意味をも持つ。   The reference pixel selection means 5 selects a pixel (center pixel) located at the center of each pixel block constituting the pixel block pair having the smallest sum SAD value of each pixel block pair as a reference pixel, and symmetrical position interpolation means 6 is supplied. Since the selection of the reference pixel is also the selection of the direction of the reference pixel with respect to the interpolation pixel, it also has the meaning of selecting the interpolation direction.

ここで各画素ブロックの中心に位置する画素(中心画素)とは、各画素ブロックを構成する中央の行に位置し且つ中央の列に位置する画素を言う。例えば、画素ブロックが3行5列の画素から成るときは、第2行第3列の画素を言う。一般的に各画素ブロックがn行m列の画素から成り、n、mが奇数の場合には、第(n+1)/2行、第(m+1)/2列の画素を言う。
n、mが偶数の場合には、第n/2行又は第(n/2)+1行、第m/2列又は第(m/2)+1列の画素を中心画素として扱う。即ち、画素ブロックの中心は、正確な中心位置に限らず、正確な中心位置の近傍の位置であっても良い。
なお、中心位置の一義的確定のためには、n、mが奇数であるのが望ましい。
Here, the pixel located at the center of each pixel block (center pixel) refers to a pixel located in a central row and a central column constituting each pixel block. For example, when the pixel block is composed of pixels of 3 rows and 5 columns, it means the pixels of the second row and the third column. Generally, each pixel block is composed of pixels of n rows and m columns, and when n and m are odd numbers, the pixels of the (n + 1) / 2 rows and the (m + 1) / 2 columns are referred to.
When n and m are even numbers, the pixel in the n / 2th row or the (n / 2) + 1th row, the m / 2th column or the (m / 2) + 1th column is handled as the central pixel. That is, the center of the pixel block is not limited to the accurate center position, but may be a position near the accurate center position.
In order to uniquely determine the center position, it is desirable that n and m are odd numbers.

対称位置補間手段6は、抽出手段3から出力された画素ブロック対のうち、参照画素選択手段5により選択された参照画素の画素値の平均値を計算し、計算結果を、補間画素の補間画素の画素値として出力端子7に出力する。
以上の動作を補間フレームのすべての補間画素に対して行うことで、補間フレームの補間画像を得る。
The symmetric position interpolation unit 6 calculates an average value of the pixel values of the reference pixels selected by the reference pixel selection unit 5 out of the pixel block pairs output from the extraction unit 3, and calculates the calculated result as an interpolation pixel of the interpolation pixel. Are output to the output terminal 7 as pixel values.
By performing the above operation on all the interpolation pixels of the interpolation frame, an interpolation image of the interpolation frame is obtained.

なお、上記の例では、抽出手段3は、補間画素に対して点対称の位置にある画素ブロック対(a)並びにそのような画素ブロック対に対して、一方の参照フレーム例えば第2の参照フレーム内の画素ブロックを1画素左にずらした画素ブロック対(b)、1画素上にずらした画素ブロック対(c)、及び1画素斜め左上にずらした画素ブロック対(d)を抽出しているが、本発明はこれに限定されず、ハードウェアの規模を少なくするために、上記画素ブロック対(a)のほか一方の参照フレーム内の画素ブロックを1画素左にずらした画素ブロック対(b)のみ、又は1画素上にずらした画素ブロック対(c)のみ、又は1画素斜め左上にずらした画素ブロック対(d)のみを抽出しても良い。
また、「1画素左」の代わりに、「1画素右」にずらしたものを用いても良く、「1画素上」の代わりに、「1画素下」にずらしたものを用いても良く、「1画素左斜め上」の代わりに、「1画素右斜め下」、「1画素左斜め下」、又は「1画素右斜め上」にずらしたものを用いても良い。
更に、第2の参照フレームの画素ブロックをずらした画素ブロック対ではなく、第1の参照フレームの画素ブロックをずらした画素ブロック対を用いても良い。
さらに、補間画素に対して点対称の位置にある画素ブロックから成る画素ブロック対に加えて、補間画素に対して点対称の位置にある画素ブロックから成る画素ブロック対の一方の画素ブロックを1画素ずらしたもので置換えた画素ブロック対を用いる代わりに、補間画素に対して点対称の位置にある画素ブロックから成る画素ブロック対を用いずに、補間画素に対して点対称の位置にある画素ブロックから成る画素ブロック対の一方の画素ブロックを1画素ずらしたもので置換えた画素ブロック対のみを用いても良い。
In the above example, the extracting unit 3 uses the pixel block pair (a) that is point-symmetric with respect to the interpolation pixel and one reference frame such as the second reference frame for such a pixel block pair. A pixel block pair (b) in which the inner pixel block is shifted to the left by one pixel (b), a pixel block pair (c) that is shifted by one pixel, and a pixel block pair (d) that is shifted by one pixel diagonally to the upper left are extracted. However, the present invention is not limited to this, and in order to reduce the scale of hardware, in addition to the pixel block pair (a), a pixel block pair (b) in which the pixel block in one reference frame is shifted to the left by one pixel. ) Only, or only the pixel block pair (c) shifted up by one pixel, or only the pixel block pair (d) shifted by one pixel diagonally to the upper left may be extracted.
Also, instead of “one pixel left”, one shifted to “one pixel right” may be used, and instead of “one pixel up”, one shifted “one pixel down” may be used, Instead of “one pixel left diagonally upper”, one shifted “one pixel right diagonally downward”, “one pixel left diagonally downward”, or “one pixel right diagonally upward” may be used.
Furthermore, a pixel block pair in which the pixel block in the first reference frame is shifted may be used instead of the pixel block pair in which the pixel block in the second reference frame is shifted.
Further, in addition to the pixel block pair composed of pixel blocks that are point-symmetric with respect to the interpolation pixel, one pixel block of the pixel block pair composed of pixel blocks that are point-symmetric with respect to the interpolation pixel is one pixel. Instead of using a pixel block pair replaced with a shifted one, a pixel block in a point-symmetrical position with respect to the interpolation pixel is used instead of a pixel block pair consisting of a pixel block in a point-symmetrical position with respect to the interpolation pixel. It is also possible to use only a pixel block pair in which one pixel block of the pixel block pair consisting of is replaced by one pixel block shifted.

上記のように、補間画素に対して点対称の位置にある画素ブロックから成る画素ブロック対の一方の画素ブロックを1画素にずらしたブロック対を抽出するようにした場合には、第1の参照フレームと第2の参照フレームの間で、上記ずらした方向に奇数画素の動きがあった(被写体の画像が奇数画素分移動した)場合にも動きの量に最も近い相互間距離を有する一対の画素ブロックの各々の中心に位置する画素を参照画素として選択することができ、補間をより正確に行うことができると言う効果がある。   As described above, when extracting a block pair in which one pixel block of a pixel block pair composed of pixel blocks located symmetrically with respect to the interpolation pixel is shifted to one pixel, the first reference is made. Even when there is an odd number of pixels in the shifted direction between the frame and the second reference frame (the image of the subject has moved by an odd number of pixels), a pair of distances that are closest to the amount of movement A pixel located at the center of each pixel block can be selected as a reference pixel, and there is an effect that interpolation can be performed more accurately.

例えば、補間画素に対して点対称の位置にある画素ブロックから成る画素ブロック対の一方の画素ブロックを1画素左、又は1画素右にずらしたブロック対を抽出するようにした場合には、第1の参照フレームと第2の参照フレームの間で水平方向に奇数画素の動きがあった(被写体の画像が奇数画素分移動した)場合にも動きの量に最も近い相互間距離を有する一対の画素ブロックの各々の中心に位置する画素を参照画素として選択することができ、補間をより正確に行うことができると言う効果がある。   For example, when extracting a block pair in which one pixel block of a pixel block pair composed of pixel blocks located symmetrically with respect to the interpolation pixel is shifted to the left by one pixel or to the right by one pixel, Even when there is an odd number of pixels in the horizontal direction between one reference frame and the second reference frame (the subject image has moved by an odd number of pixels), a pair of distances that are closest to the amount of movement A pixel located at the center of each pixel block can be selected as a reference pixel, and there is an effect that interpolation can be performed more accurately.

同様に、補間画素に対して点対称の位置にある画素ブロックから成る画素ブロック対の一方のブロックを1画素上、又は1画素下にずらしたブロック対をも抽出するようにした場合には、第1の参照フレームと第2の参照フレームの間で垂直方向に奇数画素の動きがあった(被写体の画像が奇数画素分移動した)場合にも動きの量に最も近い相互間距離を有する一対の画素ブロックの各々の中心に位置する画素を参照画素として選択することができ、補間をより正確に行うことができると言う効果がある。   Similarly, when a block pair in which one block of a pixel block pair composed of pixel blocks located symmetrically with respect to the interpolation pixel is shifted one pixel up or one pixel down is extracted, A pair having a mutual distance closest to the amount of movement even when there is an odd number of pixels in the vertical direction between the first reference frame and the second reference frame (the subject image has moved by an odd number of pixels). The pixel located in the center of each pixel block can be selected as a reference pixel, and there is an effect that interpolation can be performed more accurately.

同様に、補間画素に対して点対称の位置にある画素ブロックから成る画素ブロック対の一方のブロックを1画素斜め左上、又は1画素斜め右下にずらしたブロック対、又は1画素斜め左下にずらしたブロック対、1画素斜め右上にずらしたブロック対を抽出するようにした場合には、第1の参照フレームと第2の参照フレームの間で斜め方向に奇数画素の動きがあった(被写体の画像が奇数画素分移動した)場合にも動きの量に最も近い相互間距離を有する一対の画素ブロックの各々の中心に位置する画素を参照画素として選択することができ、補間をより正確に行うことができると言う効果がある。   Similarly, one block of a pixel block pair consisting of pixel blocks that are point-symmetric with respect to the interpolation pixel is shifted one block diagonally to the upper left or one pixel diagonally to the lower right, or one pixel diagonally to the lower left. When a block pair shifted one pixel diagonally to the upper right is extracted, there is an odd pixel movement in the diagonal direction between the first reference frame and the second reference frame (the subject Even when the image moves by an odd number of pixels), the pixel located at the center of each of the pair of pixel blocks having the mutual distance closest to the amount of motion can be selected as the reference pixel, and interpolation is performed more accurately. There is an effect that can be.

一方、補間画素に対して点対称の位置にある画素ブロックから成る画素ブロック対を抽出するようにした場合には、第1の参照フレームと第2の参照フレームの間で偶数画素の動きがあった(被写体の画像が偶数画素分移動した)場合に動きの量に最も近い相互間距離を有する一対の画素ブロックの各々の中心に位置する画素を参照画素として選択することができ、補間をより正確に行うことができると言う効果がある。   On the other hand, when a pixel block pair composed of pixel blocks that are point-symmetric with respect to the interpolation pixel is extracted, there is even-numbered pixel movement between the first reference frame and the second reference frame. When the subject image has moved by an even number of pixels, the pixel located at the center of each of the pair of pixel blocks having the mutual distance closest to the amount of motion can be selected as a reference pixel, and interpolation There is an effect that it can be performed accurately.

補間画素に対して点対称の位置にある画素ブロックから成る画素ブロック対に加えて、補間画素に対して点対称の位置にある画素ブロックから成る画素ブロック対の一方の画素ブロックを1画素にずらしたブロック対を抽出するようにした場合には、第1の参照フレームと第2の参照フレームの間での上記ずらした方向における動きが奇数画素分であっても、偶数画素分であっても偶数画素の動きがあっても、動きの量に最も近い相互間距離を有する一対の画素ブロックの各々の中心に位置する画素を参照画素として選択することができ、補間をより正確に行うことができる。   In addition to the pixel block pair consisting of pixel blocks that are point-symmetric with respect to the interpolation pixel, one pixel block of the pixel block pair consisting of pixel blocks that are point-symmetric with respect to the interpolation pixel is shifted to one pixel. When the block pair is extracted, even if the movement in the shifted direction between the first reference frame and the second reference frame is for odd pixels or even pixels. Even if there is even-numbered pixel movement, a pixel located at the center of each of a pair of pixel blocks having the mutual distance closest to the amount of movement can be selected as a reference pixel, and interpolation can be performed more accurately. it can.

なお、補間画素に対して点対称の位置にある画素ブロックから成る画素ブロック対の一方の画素ブロックを1画素にずらしたブロック対が最大の類似度を持つものとして判定されたときは、その中心の画素のみならず、1画素ずれた位置にある画素をも参照画素として選択しても良い。例えば、補間画素に対して点対称の位置にある画素ブロックから成る画素ブロック対の一方の画素ブロックを1画素左にずらしたブロック対が最大の類似度を持つものと判定されたときは、その中心の画素のみならず、中心の画素の右側に隣接する画素をも参照画素として選択し、選択された4つの参照画素の平均を求めて、この平均を補間画素の画素値とすることとしても良い。   When it is determined that a block pair obtained by shifting one pixel block of a pixel block pair consisting of pixel blocks located symmetrically with respect to the interpolation pixel to one pixel has the maximum similarity, In addition to these pixels, a pixel shifted by one pixel may be selected as a reference pixel. For example, when it is determined that a block pair obtained by shifting one pixel block of a pixel block pair composed of pixel blocks located symmetrically with respect to an interpolation pixel to the left by one pixel has the maximum similarity, It is possible to select not only the center pixel but also a pixel adjacent to the right side of the center pixel as a reference pixel, obtain an average of the four selected reference pixels, and use this average as the pixel value of the interpolation pixel. good.

なお、対称位置補間手段6は、画素ブロック対を構成する画素ブロックの中心に位置する画素の平均値を補間画素の画素値としたが、画素ブロック対のどちらか一方の画素ブロックの中心に位置する画素の画素値を補間画素の画素値として用いても良い。   The symmetrical position interpolating means 6 uses the average value of the pixels located at the center of the pixel blocks constituting the pixel block pair as the pixel value of the interpolated pixel, but is located at the center of either one of the pixel block pairs. The pixel value of the pixel to be used may be used as the pixel value of the interpolation pixel.

また、類似度計算手段4は、図2に示すように、画素ブロック中の全ての画素(a1からa15とb1からb15)について、総和SADを求めたが、ハードウェア規模を削減するために、一方の画素ブロック例えば画素ブロックBLa内の画素に対して均等な間引き処理を行った後の画素と、他方の画素ブロックBLbの対応する位置にある画素の画素値の差分の絶対値の総和を求めることとしても良い。例えば、ブロックBLa内において水平方向にn画素(nは、2以上の整数)ごとの画素(n個ごとに1個)を抽出し、また垂直方向にm画素(mは、2以上の整数)ごとの画素(m個ごとに1個)を抽出し、これらの画素、ブロックBLb内の対応する位置にある画素の画素値の差分絶対値を求め、それらの総和を求めることとしても良い。m、nが2の場合の間引き処理の一例を図6、図7に示す。図示の例では、縦方向及び横方向に一つおきの画素であって、市松模様状に配置された画素(ハッチングで示されている)のみを抽出し、これらについてのみ差分絶対値を求め、それらの総和SADを求める。   Further, as shown in FIG. 2, the similarity calculation unit 4 calculates the total SAD for all the pixels (a1 to a15 and b1 to b15) in the pixel block, but in order to reduce the hardware scale, The sum of absolute values of the differences between the pixel values of the pixel after performing equal thinning processing on the pixels in one pixel block, for example, the pixel block BLa, and the pixel at the corresponding position in the other pixel block BLb is obtained. It's also good. For example, in the block BLa, pixels (n is an integer of 2 or more) are extracted in the horizontal direction, and m pixels (m is an integer of 2 or more) in the vertical direction. It is also possible to extract each pixel (one for every m), find the absolute difference value of the pixel values of these pixels and the corresponding pixels in the block BLb, and find the sum of them. An example of the thinning-out process when m and n are 2 is shown in FIGS. In the example shown in the figure, every other pixel in the vertical direction and the horizontal direction, and only the pixels arranged in a checkered pattern (shown by hatching) are extracted, and the absolute difference value is obtained only for these pixels, Find the sum SAD of them.

以上のように実施の形態1では、補間画素の位置に対して略点対称の位置にある第1の参照フレームの画素ブロックBLaと第2の参照フレームの画素ブロックBLbとからなる画素ブロック対を複数抽出する抽出手段3と、抽出された複数の画素ブロック対のそれぞれについて、2つの画素ブロックの類似度を上記2つの画素ブロック内の画素の画素値に基づいて計算する類似度計算手段4、類似度計算手段4により計算された類似度が最も大きい一対の画素ブロックの中心に位置する画素を参照画素として選択する参照画素選択手段5と、参照画素選択手段5により選択された参照画素を用いて補間画素を生成する対称位置補間手段6を備えているので、最も類似度が大きく、従って第1の参照フレームと第2の参照フレームの間での画像の動きの量に最も近い相互間距離を有する一対の画素ブロックの各々の中心に位置する画素の画素値に基づいて補間画素の画素値を決定することができるため、補間を正確に行うことができる。   As described above, in the first embodiment, a pixel block pair including the pixel block BLa of the first reference frame and the pixel block BLb of the second reference frame that is substantially point-symmetrical with respect to the position of the interpolation pixel. A plurality of extraction means 3 for extracting, and a similarity calculation means 4 for calculating the similarity of two pixel blocks based on the pixel values of the pixels in the two pixel blocks, for each of a plurality of extracted pixel block pairs; A reference pixel selection unit 5 that selects, as a reference pixel, a pixel located at the center of a pair of pixel blocks having the largest similarity calculated by the similarity calculation unit 4 and a reference pixel selected by the reference pixel selection unit 5 are used. Since the symmetric position interpolation means 6 for generating the interpolation pixel is provided, the similarity is the highest, so that the image between the first reference frame and the second reference frame is the same. Since the pixel value of the interpolated pixel can be determined based on the pixel value of the pixel located at the center of each of the pair of pixel blocks having the mutual distance closest to the amount of movement, the interpolation can be performed accurately. it can.

また、画素ブロック対を構成する一方の画素ブロック内の少なくとも一部の画素と、他方の画素ブロック内の対応する位置にある画素の画素値の差分の絶対値の総和を類似度として出力するようにしたので、類似度を簡単に且つ正確に求めることができ、より正確な補間画像を得ることができると言う効果がある。   Further, a sum of absolute values of differences between pixel values of at least some of the pixels in one pixel block constituting the pixel block pair and corresponding pixels in the other pixel block is output as similarity. Therefore, there is an effect that the similarity can be obtained easily and accurately, and a more accurate interpolation image can be obtained.

この場合、画素ブロック対を構成する一方の画素ブロックのすべての画素と、他方の画素ブロック内の対応する位置にある画素の画素値の差分の絶対値の総和を類似度として出力することとすれば、類似度をより正確に求めることができ、より正確な補間画像を得ることができる。   In this case, the sum of the absolute values of the differences between the pixel values of one pixel block constituting the pixel block pair and the pixel value at the corresponding position in the other pixel block is output as the similarity. Thus, the similarity can be obtained more accurately, and a more accurate interpolation image can be obtained.

一方、画素ブロック対を構成する一方の画素ブロックの画素を均等に間引いた後の画素と、他方の画素ブロック内の対応する位置にある画素の画素値の差分の絶対値の総和を求めてこれを類似度として出力するようにすれば、類似度の算出を比較的小さいハードウェア規模で実現することができる。   On the other hand, the sum of the absolute values of the difference between the pixel values of the pixels after the pixels of one pixel block constituting the pixel block pair and the pixels at the corresponding positions in the other pixel block are obtained. Is output as the similarity, the similarity can be calculated with a relatively small hardware scale.

実施の形態2.
実施の形態1では、類似度計算手段4の類似度の計算結果をどの画素ブロック対についても同様に評価して参照画素の選択に使用したが、補間画素の位置に対して遠い画素ブロック対ほど、信頼性が低くなる傾向があるため、誤って補間画素を生成する可能性がある。実施の形態2は、補間画素の位置に対して、より遠くの画素ブロック対について、類似度をより小さい値に補正し(差分絶対値の総和SADに対してより大きい係数を掛ける補正をし)、補正された類似度を選択指標として用いることで、参照画素の選択をより適切に行い、補間画素の画素値の生成の信頼性を上げるものである。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, the similarity calculation result of the similarity calculation unit 4 is similarly evaluated for any pixel block pair and used to select the reference pixel. However, the pixel block pair farther from the position of the interpolation pixel is used. Since the reliability tends to be low, there is a possibility that an interpolation pixel is erroneously generated. In the second embodiment, the degree of similarity is corrected to a smaller value for a pixel block pair farther from the position of the interpolated pixel (correction is performed by multiplying the sum SAD of absolute difference values by a larger coefficient). By using the corrected similarity as a selection index, the reference pixel is selected more appropriately and the reliability of the generation of the pixel value of the interpolation pixel is increased.

図8に実施の形態2によるフレーム補間装置のブロック図を示す。図示のフレーム補間装置は、図1のフレーム補間装置と概して同じであるが、類似度補正手段13が付加されている点で異なる。図1と同じ符号が付された構成要素は、実施の形態1と同様の動作をする。   FIG. 8 shows a block diagram of a frame interpolation apparatus according to the second embodiment. The illustrated frame interpolating apparatus is generally the same as the frame interpolating apparatus of FIG. 1, but differs in that similarity correction means 13 is added. Components having the same reference numerals as those in FIG. 1 operate in the same manner as in the first embodiment.

類似度補正手段13は、類似度計算手段4により計算された各画素ブロック対の差分絶対値の総和SADに対して、補間画素と画素ブロックの中心に位置する画素(中心画素)との距離に応じて、図9に示すような補正係数Kを用いて、総和SADに対して、SAD×Kの計算を行い、計算結果を選択指標SIとして照画素選択手段5に出力する。総和SADが大きいほど類似度が小さいことを意味するので、総和SADにかける係数Kが大きいほど、選択指標SIは大きくなり、類似度がより小さい値に補正される(補正された類似度がより小さい値とされる)ことを意味する。   The similarity correction unit 13 sets the distance between the interpolation pixel and the pixel (center pixel) located at the center of the pixel block with respect to the sum SAD of the absolute difference values of each pixel block pair calculated by the similarity calculation unit 4. Accordingly, SAD × K is calculated for the sum SAD using a correction coefficient K as shown in FIG. 9 and the calculation result is output to the illumination pixel selection means 5 as a selection index SI. Since the larger the sum SAD means that the similarity is smaller, the larger the coefficient K applied to the sum SAD is, the larger the selection index SI is, and the similarity is corrected to a smaller value (the corrected similarity is more It means that it is a small value).

例えば、補間画素と、類似度計算に用いられた一対の画素ブロックの各々の中心画素との距離が1画素以下の場合は、Kは1とされ、2画素以上では、Kは1.5とされ、1画素から2画素までの範囲では、Kが1から1.5まで次第に大きくなるようにされる。   For example, when the distance between the interpolated pixel and the central pixel of each of the pair of pixel blocks used for similarity calculation is 1 pixel or less, K is 1, and for 2 pixels or more, K is 1.5. In the range from 1 pixel to 2 pixels, K is gradually increased from 1 to 1.5.

補間画素と、類似度計算に用いられた一対の画素ブロックの各々の中心画素との距離としては、例えば水平方向の距離と垂直方向の長い方を用いる。この場合、図3(a)〜(d)及び図4(a)〜(d)を参照して説明した例では、補間画素と、最も遠い画素ブロックの中心画素との水平方向の距離は2画素(垂直方向の距離は1画素)であり、画素ブロック対を構成する2つの画素ブロックが「最も遠い画素ブロック」であるときは、当該類似度の計算に用いられた画素ブロック対の類似度に対する係数Kは、1.5となる。   As the distance between the interpolated pixel and the central pixel of each of the pair of pixel blocks used for similarity calculation, for example, the longer distance in the horizontal direction and the longer distance in the vertical direction are used. In this case, in the example described with reference to FIGS. 3A to 3D and FIGS. 4A to 4D, the horizontal distance between the interpolated pixel and the center pixel of the farthest pixel block is 2. When the pixel block (the distance in the vertical direction is one pixel) and the two pixel blocks constituting the pixel block pair are “farthest pixel blocks”, the similarity of the pixel block pair used for calculating the similarity The coefficient K with respect to is 1.5.

なお、補間画素の位置と類似度計算に用いられた画素ブロック対の一方の画素ブロックと他方の画素ブロックとで、中心画素から補間画素までの距離が異なる場合には、その平均を用いる。例えば、図3(a)及び図5(a)に示すように、類似度を計算に用いられた画素ブロック対の一方の画素ブロックの中心画素から補間画素までの水平方向の距離が2画素(垂直方向の距離は1画素)であり、他方の画素ブロックの中心画素から補間画素までの水平方向の距離が1画素(垂直方向の距離も1画素)である場合には、距離の平均は、1.5画素となり、補正係数Kは1.25となる。   When the distance from the center pixel to the interpolated pixel is different between one pixel block and the other pixel block of the pixel block pair used for calculating the position of the interpolated pixel and the similarity, the average is used. For example, as shown in FIGS. 3A and 5A, the horizontal distance from the center pixel of one pixel block of the pixel block pair used for calculating the similarity to the interpolation pixel is 2 pixels ( When the distance in the vertical direction is 1 pixel) and the horizontal distance from the center pixel of the other pixel block to the interpolation pixel is 1 pixel (the vertical distance is also 1 pixel), the average of the distance is 1.5 pixels and the correction coefficient K is 1.25.

参照画素選択手段5は、類似度補正手段13に基づき、各補間画素について最も大きい補正された類似度を持つ(選択指標SI=SAD×Kの値が最も小さい)一対の画素ブロックの中心画素を参照画素として選択し、対称位置補間手段6に出力する。以下、実施の形態1と同様に補間画素の画素値が計算され、補間フレームの画像が得られる。   Based on the similarity correction unit 13, the reference pixel selection unit 5 determines the center pixel of a pair of pixel blocks having the highest corrected similarity for each interpolation pixel (the value of the selection index SI = SAD × K is the smallest). It selects as a reference pixel and outputs it to the symmetrical position interpolation means 6. Thereafter, the pixel value of the interpolation pixel is calculated as in the first embodiment, and an image of the interpolation frame is obtained.

以上のように、図8に示される実施の形態2では、類似度計算手段4と類似度補正手段13とにより、参照画素選択手段5における参照画素の選択に用いられる選択指標SIを生成する選択指標生成手段32が構成されている。これに対し、図1に示される実施の形態1では、類似度計算手段4の出力自体が選択指標SIであり、類似度選択手段4のみにより選択指標生成手段が構成されていると見ることができる。   As described above, in the second embodiment shown in FIG. 8, the selection for generating the selection index SI used for the selection of the reference pixel in the reference pixel selection unit 5 by the similarity calculation unit 4 and the similarity correction unit 13 is selected. An index generating means 32 is configured. On the other hand, in the first embodiment shown in FIG. 1, it can be seen that the output itself of the similarity calculation means 4 is the selection index SI, and that the selection index generation means is constituted only by the similarity selection means 4. it can.

なお、上記の例では、水平方向の距離と垂直方向の距離のうち長い方を画素ブロックの中心画素と補間画素の距離として補正係数の決定に用いているが、代わりに水平方向の距離と垂直方向の距離の平均を画素ブロック間の距離として良く、また水平方向の距離の2乗と垂直方向の距離の2乗の和の平方根、即ち
{(水平方向の距離)+(垂直方向の距離)}1/2
を画素ブロックの中心画素と補間画素の距離として用いても良い。
また、補間画素の位置と類似度計算に用いられた画素ブロック対の一方の画素ブロックと他方の画素ブロックとで、中心画素から補間画素までの距離が異なる場合には、その平均を用いているが、代わりに、長い方を用いても良く、短い方を用いても良い。
In the above example, the longer of the horizontal distance and the vertical distance is used for determining the correction coefficient as the distance between the center pixel and the interpolation pixel of the pixel block. Instead, the horizontal distance and the vertical distance are used instead. The average of the distance in the direction may be used as the distance between the pixel blocks, and the square root of the sum of the square of the horizontal distance and the square of the vertical distance, that is,
{(Horizontal distance) 2 + (vertical distance) 2 } 1/2
May be used as the distance between the center pixel of the pixel block and the interpolated pixel.
If the distance from the center pixel to the interpolated pixel is different between one pixel block and the other pixel block of the pixel block pair used for calculating the position of the interpolated pixel and the similarity, the average is used. However, the longer one may be used instead, and the shorter one may be used.

上記の実施の形態のように、画素ブロックの中心位置が、補間画素から遠い画素ブロック対は、類似度がより小さくなるように補正をし、補正された類似度を選択指標として用いることとしたので、より正確な補間画像が得られる効果がある。   As in the above embodiment, the pixel block pair whose center position is far from the interpolated pixel is corrected so that the similarity is smaller, and the corrected similarity is used as a selection index. Therefore, there is an effect that a more accurate interpolation image can be obtained.

実施の形態3.
実施の形態1の類似度計算手段4は、画素ブロック対の類似度の計算過程において、平坦な画像(画面の広い範囲にわたり画素間の濃度変化の少ない画像)の場合でも、変化がある画像でも同様に評価して計算したが、平坦な画像ほど類似度が大きくなる傾向があるため、参照画素の選択が適切でない可能性がある。実施の形態3は、平坦な画像を含む画素ブロック対ほど類似度を小さく評価し、変化がある画像を含む画素ブロック対ほど類似度を大きく評価するため、画像のバラつき度合いに応じて各画素ブロック対の類似度の補正を行い、補正された類似度を選択指標として用いることで、参照画素の選択の信頼性を上げるものである。
Embodiment 3 FIG.
The similarity calculation unit 4 according to the first embodiment is a flat image (an image with little change in density between pixels over a wide range of the screen) or an image with a change in the calculation process of the similarity between pixel block pairs. Although the evaluation was performed in the same manner, the flatness of the image tends to increase the degree of similarity. Therefore, there is a possibility that the selection of the reference pixel is not appropriate. In the third embodiment, a pixel block pair including a flat image is evaluated with a lower similarity, and a pixel block pair including a changed image is evaluated with a higher similarity. Therefore, each pixel block is determined according to the degree of image variation. By correcting the similarity of a pair and using the corrected similarity as a selection index, the reliability of selection of a reference pixel is increased.

図10に実施の形態3によるフレーム補間装置を示す。図示の補間装置は、図1に示されるものと概して同じであるが、補正制御手段27及び類似度補正手段28が付加されている点で異なる。図1と同じ符号が付された構成要素は、実施の形態1と同様の動作をする。
図10の実施の形態では、類似度計算手段4と、補正制御手段27と類似度補正手段28により、選択指標生成手段32が構成されている。
FIG. 10 shows a frame interpolation apparatus according to the third embodiment. The illustrated interpolation apparatus is generally the same as that shown in FIG. 1 except that a correction control means 27 and a similarity correction means 28 are added. Components having the same reference numerals as those in FIG. 1 operate in the same manner as in the first embodiment.
In the embodiment of FIG. 10, the selection index generation unit 32 is configured by the similarity calculation unit 4, the correction control unit 27, and the similarity correction unit 28.

補正制御手段27は、水平方向バラつき度合い計算手段27aと、垂直方向バラつき度合い計算手段27bと、加算手段27cと、補正係数生成手段27dとを備えている。   The correction control unit 27 includes a horizontal direction variation degree calculation unit 27a, a vertical direction variation degree calculation unit 27b, an addition unit 27c, and a correction coefficient generation unit 27d.

バラつき度合い計算手段27aは、各画素ブロック対について、バラつき度合いを計算する。バラつき度合いの計算方法を、図3(a)、図4(a)の画素ブロック対を例に説明する。水平方向のバラつき度合いとして、以下の式(2)により計算を行う。   The variation degree calculation means 27a calculates the variation degree for each pixel block pair. A method of calculating the degree of variation will be described by taking the pixel block pair in FIGS. 3A and 4A as an example. As the degree of variation in the horizontal direction, calculation is performed according to the following equation (2).

Figure 0004312219
Figure 0004312219

上記の式は、水平方向に変化が多いほど大きい値を示し、水平方向に変化が少ないほど、小さい値を示す関数である。
垂直方向バラつき度合い計算手段27bは更に、垂直方向のバラつき度合いとして、以下の式(3)により計算を行う。
The above equation is a function indicating a larger value as the change in the horizontal direction is larger, and a smaller value as the change in the horizontal direction is smaller.
The vertical variation degree calculation means 27b further calculates the vertical variation degree by the following equation (3).

Figure 0004312219
Figure 0004312219

上記の式は、垂直方向に変化が多いほど大きい値を示し、垂直方向に変化が少ないほど、小さい値を示す関数である。   The above equation is a function indicating a larger value as the change in the vertical direction is larger, and a smaller value as the change in the vertical direction is smaller.

加算手段27cは、水平方向のバラつき度合いの計算結果CHと垂直方向のバラつき度合いの計算結果CVを加算し、加算結果を総合的バラつき度合いCTとして出力する。
補正係数生成手段27dは、総合的バラつき度合いCTに応じて補正係数Dを出力する。総合的バラつき度合いCTと補正係数Dとの関係は例えば図11に示すごとくであり、第1の所定値Tha以上では、補正係数Dは1であり、第1の所定値よりも小さい第2の所定値Thb以下では、補正係数Dは2であり、第1の所定値Thaと第2の所定値Thbの間の範囲では、総合的バラつき度合いCTの減少に伴い補正係数Dが1から2に次第に増加する。
補正係数生成手段27dは例えば変換用テーブルで構成されていても良く、計算手段により構成されていても良い。
補正係数生成手段27dから出力される補正係数Dは補正制御手段27の出力として類似度補正手段28に供給される。
The adding means 27c adds the horizontal variation degree calculation result CH and the vertical variation degree calculation result CV, and outputs the addition result as a total variation degree CT.
The correction coefficient generation unit 27d outputs a correction coefficient D according to the total variation degree CT. The relationship between the overall variation degree CT and the correction coefficient D is as shown in FIG. 11, for example. Above the first predetermined value Tha, the correction coefficient D is 1, and the second smaller than the first predetermined value. Below the predetermined value Thb, the correction coefficient D is 2, and in the range between the first predetermined value Tha and the second predetermined value Thb, the correction coefficient D increases from 1 to 2 as the overall variation degree CT decreases. Increasing gradually.
The correction coefficient generation means 27d may be constituted by a conversion table, for example, or may be constituted by a calculation means.
The correction coefficient D output from the correction coefficient generation unit 27 d is supplied to the similarity correction unit 28 as an output of the correction control unit 27.

類似度補正手段28は、補正係数Dを用いて、類似度計算手段4から出力される総和SADに対してSAD×Dの計算を行い、計算結果を選択指標SIとして出力する。
このような補正を行う結果、総合的バラつき度合いCTが第1の所定値Tha以上では、総和SADに対する係数が1であるので、類似度の補正量はゼロであるが、総合的バラつき度合いCTが第2の所定値Thb以下では、総和SADが2倍にされて、類似度がより小さい値に補正され(補正された類似度がより小さい値とされ)、総合的バラつき度合いCTが第1の所定値Thaと第2の所定値Thbの間では、総合的バラつき度合いCTの減少に伴って、総和SADに対する係数Dが大きくされ、類似度がより小さい値に補正される(補正された類似度がより小さい値とされる)。
The similarity correction unit 28 calculates SAD × D for the sum SAD output from the similarity calculation unit 4 using the correction coefficient D, and outputs the calculation result as a selection index SI.
As a result of such correction, when the total variation degree CT is equal to or greater than the first predetermined value Tha, the coefficient for the total SAD is 1, so that the amount of similarity correction is zero, but the total variation degree CT is Below the second predetermined value Thb, the total SAD is doubled, the similarity is corrected to a smaller value (the corrected similarity is set to a smaller value), and the overall variation degree CT is the first Between the predetermined value Tha and the second predetermined value Thb, as the total variation degree CT decreases, the coefficient D for the total SAD is increased and the similarity is corrected to a smaller value (corrected similarity) Is a smaller value).

参照画素選択手段5は、類似度補正手段28の出力に基づき、各補間画素について最も大きい補正された類似度を持つ(選択指標SI=SAD×Dの値が最も小さい)一対の画素ブロックの中心画素を参照画素として選択し、対称位置補間手段6に出力する。以下、実施の形態1と同様に補間画素の画素値が計算され、補間フレームの画像が得られる。   Based on the output of the similarity correction unit 28, the reference pixel selection unit 5 has the center of a pair of pixel blocks having the highest corrected similarity for each interpolation pixel (the value of the selection index SI = SAD × D is the smallest). A pixel is selected as a reference pixel and output to the symmetrical position interpolation means 6. Thereafter, the pixel value of the interpolation pixel is calculated as in the first embodiment, and an image of the interpolation frame is obtained.

上記の構成により、画素ブロック内の画素の画素値のバラつき度合いを計算し、バラつき度合いが小さい場合には類似度がより小さくなるように補正をするようにしたので、平坦部の類似度が大きくなる傾向にあることにより正しい補間画像が得られないという問題を解決する効果がある。   With the above configuration, the degree of variation of the pixel values of the pixels in the pixel block is calculated, and when the degree of variation is small, the degree of similarity is corrected so as to be smaller. This has the effect of solving the problem that a correct interpolated image cannot be obtained.

実施の形態4.
実施の形態1乃至3では、類似度計算手段4で、補間画素に対して点対称の位置にある一対の画素ブロック相互間の差分の絶対値の総和を求めて、類似度を示す指標とし、類似度の最も大きい画素ブロック対の中心画素を参照画素として選択しているが、各補間画素(注目補間画素)についての参照画素の選択の結果を、注目補間画素の周辺の補間画素について決定された参照画素の、当該補間画素に対する概略的方向(補間方向)を用いて変更するようにすれば、より良好な補間フレームの補間画像が得られる。
Embodiment 4 FIG.
In the first to third embodiments, the similarity calculation unit 4 obtains the sum of absolute values of differences between a pair of pixel blocks located in point symmetry with respect to the interpolation pixel, and uses it as an index indicating the similarity. The central pixel of the pixel block pair having the highest similarity is selected as the reference pixel, but the reference pixel selection result for each interpolation pixel (target interpolation pixel) is determined for the interpolation pixels around the target interpolation pixel. If the reference pixel is changed using the approximate direction (interpolation direction) with respect to the interpolation pixel, an interpolation image of a better interpolation frame can be obtained.

図12に実施の形態4によるフレーム補間装置を示す。図示の補間装置は、図1に示される補間装置と概して同じであるが、参照画素変更手段16、遅延補償手段17、18が付加されている点で異なる。図1と同じ符号が付された構成要素は、実施の形態1と同様の動作をする。   FIG. 12 shows a frame interpolation apparatus according to the fourth embodiment. The illustrated interpolating apparatus is generally the same as the interpolating apparatus shown in FIG. 1, but differs in that reference pixel changing means 16 and delay compensating means 17 and 18 are added. Components having the same reference numerals as those in FIG. 1 operate in the same manner as in the first embodiment.

参照画素変更手段16は、水平方向に整列し、連続して補間処理の対象とされ複数の、例えば7個の補間画素の各々について各補間画素について参照画素選択手段4で選択された参照画素の、当該補間画素に対する方向を記憶する。例えば、参照画素変更手段16は、参照画素選択手段5が各補間画素について順次選択された参照画素の、当該補間画素に対する概略の方向(補間方向)を、水平方向に所定数の補間画素の分、例えば7画素分保持する。具体的には、参照画素選択手段5が各補間画素について選択した参照画素が属する領域を示す情報を、概略的補間方向を示す情報として、所定数の補間画素、たとえば7画素分保持する。   The reference pixel changing means 16 is arranged in the horizontal direction and continuously subjected to interpolation processing, for example, for each of a plurality of, for example, seven interpolation pixels, reference pixel selection means 4 for each of the interpolation pixels. , The direction for the interpolated pixel is stored. For example, the reference pixel changing unit 16 divides the approximate direction (interpolation direction) of the reference pixels sequentially selected by the reference pixel selection unit 5 for each interpolation pixel with respect to the interpolation pixel by dividing a predetermined number of interpolation pixels in the horizontal direction. For example, 7 pixels are held. Specifically, information indicating the area to which the reference pixel selected by the reference pixel selection unit 5 for each interpolation pixel belongs is stored for a predetermined number of interpolation pixels, for example, seven pixels, as information indicating the general interpolation direction.

例えば、参照画素選択手段5が決定した画素ブロック対のうちの第1の参照フレームの画素ブロックの中心画素が、図13(a)の領域ULにある場合には、第1のフラグ「FUL」を立て、図13(b)の領域DLにある場合には第2のフラグ「FDL」を立て、図13(c)の領域DRにある場合には第3のフラグ「FDR」を立て、図13(d)の領域URにある場合には第4のフラグ「FUR」を立てる。図13で、第1〜第4列の第3行にあるときには、第1のフラグ「FUL」、第2のフラグ「FDL」がともに立ち(第1の領域内にあるとともに、第2の領域にあることを意味し)、第6〜第9列の第3行にあるときには、第3のフラグ「FDR」、第4のフラグ「FUR」がともに立ち(第3の領域内にあるとともに、第4の領域にあることを意味し)、第1〜第2行の第5列にあるときには、第1のフラグ「FUL」、第4のフラグ「FUR」がともに立ち(第1の領域内にあるとともに、第4の領域にあることを意味し)、第4〜第5行の第5列にあるときには、第2のフラグ「FDL」、第3のフラグ「FDR」がともに立ち(第2の領域内にあるとともに、第3の領域にあることを意味し、第3行の第5列にあるときは第1〜第4のフラグ「FUL」、「FDL」、「FDR」、「FUR」がすべて立つ(第1の領域内にあるとともに、第2の領域にあるとともに、第3の領域にあるとともに、第4の領域にあることを意味する)。   For example, when the center pixel of the pixel block of the first reference frame in the pixel block pair determined by the reference pixel selection unit 5 is in the region UL of FIG. 13A, the first flag “FUL” 13B, the second flag “FDL” is set when it is in the region DL of FIG. 13B, and the third flag “FDR” is set when it is in the region DR of FIG. If it is in the area UR of 13 (d), the fourth flag “FUR” is set. In FIG. 13, when it is in the third row of the first to fourth columns, the first flag “FUL” and the second flag “FDL” are both set (in the first area and in the second area When the third row of the sixth to ninth columns is in the third row, the third flag “FDR” and the fourth flag “FUR” are both set (in the third region, 1st flag “FUL” and 4th flag “FUR” are both set (in the first region), when in the fifth column of the first to second rows. And the second flag “FDL” and the third flag “FDR” are both set (when the fourth flag is in the fifth column of the fourth to fifth rows). Means that it is in the third area, and is in the fifth column of the third row. Flags “FUL”, “FDL”, “FDR”, “FUR” are all set (in the first area, in the second area, in the third area, and in the fourth area Means that

参照画素変更手段16は、各注目補間画素(n番目の補間画素)についての概略的補間方向が、該注目補間画素の左側に位置し、該注目補間画素に連続する3つの補間画素(n−3、n−2、n−1番目の補間画素)の各々についての概略的補間方向とすべて一致する(注目補間画素の左方向に存在する上記所定数の補間画素の各々について立てられたフラグの少なくとも一つが、注目補間画素について立てられたフラグのいずれかと一致する)場合、或いは該注目補間画素の右側に位置し、該注目補間画素に連続する3つの補間画素(n+1、n+2、n+3番目の補間画素)の各々についての概略的補間方向のすべて一致する(注目補間画素の右方向に存在する上記所定数の補間画素の各々について立てられたフラグの少なくとも一つが、注目補間画素について立てられたフラグのいずれかと一致する)場合には、当該補間画素について参照画素選択手段5で選択された参照画素をそのまま参照画素として、対称位置補間手段6へ出力する。一方、上記のいずれでもない場合は、参照画素選択手段5で選択した参照画素の代わりに、当該補間画素と同じ位置に存在する第1の参照フレームの画素と第2の参照フレームの画素を参照画素として対称位置補間手段6へ出力する。   The reference pixel changing unit 16 has three interpolation pixels (n−) whose approximate interpolation direction for each target interpolation pixel (nth interpolation pixel) is located on the left side of the target interpolation pixel and is continuous to the target interpolation pixel. The flag set for each of the predetermined number of interpolation pixels existing in the left direction of the interpolation pixel of interest is all coincident with the rough interpolation direction for each of the (3, n-2, n-1th interpolation pixels). At least one of the flags set for the target interpolation pixel), or three interpolation pixels (n + 1, n + 2, n + 3th) located on the right side of the target interpolation pixel and continuing to the target interpolation pixel At least one of the flags set for each of the predetermined number of interpolation pixels present in the right direction of the target interpolation pixel matches all of the rough interpolation directions for each of the interpolation pixels). If that matches one of the raised flag for the target interpolation pixel) as it is the reference pixels a reference pixel selected in the reference pixel selecting means 5 for the interpolation pixel, and outputs it to the symmetrical position interpolator 6. On the other hand, if none of the above, instead of the reference pixel selected by the reference pixel selection means 5, reference is made to the pixel of the first reference frame and the pixel of the second reference frame existing at the same position as the interpolation pixel. It outputs to the symmetrical position interpolation means 6 as a pixel.

上記の処理を言い換えると、参照画素変更手段16は、各注目補間画素(n番目の補間画素)についての概略的補間方向が、該注目補間画素の左側に位置し、該注目補間画素に連続する3つの補間画素(n−3、n−2、n−1番目の補間画素)のいずれかについての概略的補間方向と異なり(注目補間画素の左方向に存在する上記所定数の補間画素のいずれかについて立てられたフラグのいずれもが、注目補間画素について立てられたフラグのいずれとも一致せず)、且つ該注目補間画素の右側に位置し、該注目補間画素に連続する3つの補間画素(n+1、n+2、n+3番目の補間画素)のいずれかについて概略的補間方向と異なる(注目補間画素の右方向に存在する上記所定数の補間画素のいずれかについて立てられたフラグのいずれもが、注目補間画素について立てられたフラグのいずれとも一致しない)場合には、参照画素選択手段5で選択した参照画素の代わりに、当該補間画素と同じ位置に存在する第1の参照フレームの画素と第2の参照フレームの画素を参照画素として対称位置補間手段6へ出力する。そうでない場合には、参照画素選択手段5が選択した参照画素をそのまま対称位置補間手段6に出力する。   In other words, the reference pixel changing unit 16 has a rough interpolation direction for each target interpolation pixel (n-th interpolation pixel) located on the left side of the target interpolation pixel and continuing to the target interpolation pixel. Unlike the rough interpolation direction for any of the three interpolation pixels (n-3, n-2, n-1th interpolation pixel) (any of the predetermined number of interpolation pixels present in the left direction of the target interpolation pixel) None of the flags set for the target interpolation pixel match with any of the flags set for the target interpolation pixel), and three interpolation pixels that are located on the right side of the target interpolation pixel and are continuous to the target interpolation pixel ( Any of the flags set for any one of the predetermined number of interpolation pixels existing in the right direction of the target interpolation pixel is different from the approximate interpolation direction for any of (n + 1, n + 2, n + 3th interpolation pixels). However, instead of the reference pixel selected by the reference pixel selection means 5, the first reference frame existing at the same position as the interpolation pixel is used. The pixel and the pixel of the second reference frame are output to the symmetrical position interpolation means 6 as a reference pixel. Otherwise, the reference pixel selected by the reference pixel selection means 5 is output to the symmetrical position interpolation means 6 as it is.

遅延補償手段17、18は、抽出手段3の出力を、参照画素変更手段16の補間方向の補正にかかる遅延時間を補償して対称位置補間手段6へ出力する。対称位置補間手段6は、補間方向補正手段16から出力される参照画素の画素値を用いて、第1の実施の形態と同様に、補間画素の画素値を生成する。   The delay compensation means 17 and 18 compensate the delay time required for correction of the interpolation direction of the reference pixel changing means 16 and output the output of the extraction means 3 to the symmetrical position interpolation means 6. The symmetric position interpolation unit 6 uses the pixel value of the reference pixel output from the interpolation direction correction unit 16 to generate the pixel value of the interpolation pixel as in the first embodiment.

上記の構成によれば、水平方向に整列し、連続して補間処理の対象とされ複数の補間画素の各々について各補間画素について参照画素選択手段5で選択された参照画素の、当該補間画素に対する方向を記憶し、各注目補間画素についての参照画素の、当該補間画素に対する方向が、該注目補間画素の左方向に存在する所定数の補間画素のいずれかについて選択された参照画素の、当該補間画素に対する方向と異なり、且つ該注目補間画素の右方向に存在する所定数の補間画素のいずれかについて選択された参照画素の、当該補間画素に対する方向と異なる場合は、参照画素選択手段5で選択された参照画素の代わりに、当該注目補間画素の位置と同じ位置にある第1の参照フレームの画素と、当該注目補間画素の位置と同じ位置にある第2の参照フレームの画素を参照画素とする参照画素変更手段16を備えたので、参照画素の選択をより適切に行うことができる。   According to the above configuration, the reference pixels that are aligned in the horizontal direction and are successively subjected to the interpolation process and selected by the reference pixel selection unit 5 for each of the plurality of interpolation pixels are associated with the interpolation pixel. The direction of the reference pixel for each target interpolation pixel is stored, and the direction of the reference pixel selected for any of a predetermined number of interpolation pixels in the left direction of the target interpolation pixel When the reference pixel selected for any of the predetermined number of interpolation pixels existing in the right direction of the target interpolation pixel is different from the direction with respect to the interpolation pixel, the reference pixel selection unit 5 selects the reference pixel. In place of the reference pixel, the pixel of the first reference frame at the same position as the position of the target interpolation pixel and the second position at the same position as the position of the target interpolation pixel Because with a reference pixel change unit 16, reference pixels pixels irradiation frame, it is possible to select the reference pixels more properly.

実施の形態5.
実施の形態1〜4では、動画であっても静止画であっても、同様な補間フレームの生成を行ったが、動画の場合と静止画の場合とで処理を適応的に変えることで、より良好な補間画像が得られる。以下、実施の形態5の説明を図14を用いて行う。
Embodiment 5 FIG.
In the first to fourth embodiments, the same interpolated frame is generated regardless of whether it is a moving image or a still image. However, by adaptively changing the processing between a moving image and a still image, A better interpolation image can be obtained. Hereinafter, Embodiment 5 will be described with reference to FIG.

図14に示される補間装置は、図1と同様の、遅延手段2、抽出手段3、類似度計算手段4、参照画素選択手段5及び対称位置補間手段6のほかに、同一位置補間手段8、第1の差分絶対値計算手段9、第2の差分絶対値計算手段10、混合制御手段11、及び混合手段12を備えている。なお、図1と同じ符号が付された構成要素は、実施の形態1と同様の動作をする。   The interpolation apparatus shown in FIG. 14 has the same position interpolation means 8, in addition to the delay means 2, the extraction means 3, the similarity calculation means 4, the reference pixel selection means 5 and the symmetric position interpolation means 6 as in FIG. A first difference absolute value calculation unit 9, a second difference absolute value calculation unit 10, a mixing control unit 11, and a mixing unit 12 are provided. Note that components denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 operate in the same manner as in the first embodiment.

同一位置補間手段8は、補間画素の位置と同じ位置に存在する第1の参照フレームの画素と、第2の参照フレームの画素との平均値を計算し、混合手段12に出力する。
実施の形態1では、対称位置補間手段6のみによって補間手段が構成されているのに対し、実施の形態5では、対称位置補間手段6、同一位置補間手段8、及び混合手段12により補間手段30が構成されている。
The same-position interpolation unit 8 calculates an average value of the pixels of the first reference frame and the pixels of the second reference frame that are present at the same position as the interpolation pixel, and outputs the average value to the mixing unit 12.
In the first embodiment, the interpolation means is constituted only by the symmetric position interpolation means 6, whereas in the fifth embodiment, the interpolation means 30 is constituted by the symmetric position interpolation means 6, the same position interpolation means 8, and the mixing means 12. Is configured.

第1の差分絶対値計算手段9は、抽出手段3により抽出された画素ブロック対の第1の参照フレームに存在する画素ブロックの中心画素と、それと同じ位置(フレーム内の同じ位置、即ちフレーム内の垂直方向座標値、及び水平方向座標値が等しい位置)に存在する第2の参照フレームの画素との差分絶対値を計算し、混合制御手段11に出力する。   The first difference absolute value calculation means 9 is the same as the central pixel of the pixel block existing in the first reference frame of the pixel block pair extracted by the extraction means 3 (the same position in the frame, that is, in the frame). The absolute value of the difference from the pixel of the second reference frame existing at the position where the vertical coordinate value and the horizontal coordinate value are equal is output to the mixing control means 11.

第2の差分絶対値計算手段10は、抽出手段3により抽出された画素ブロック対の第2の参照フレームに存在する画素ブロックの中心画素と、それと同じ位置に存在する第1の参照フレームの画素との差分絶対値を計算し、混合制御手段11に出力する。
これらの差分絶対値は、第1の参照フレームと第2の参照フレーム間における画像の変化の量を表すものである。
The second difference absolute value calculation means 10 is the center pixel of the pixel block existing in the second reference frame of the pixel block pair extracted by the extraction means 3 and the pixel of the first reference frame existing at the same position. Is calculated and output to the mixing control means 11.
These absolute difference values represent the amount of image change between the first reference frame and the second reference frame.

混合制御手段11は、参照画素選択手段5により選択された参照画素を中心画素とする画素ブロック対、即ち参照画素選択手段5により最も類似度が大きいと判定された一対の画素ブロックについての、第1の差分絶対値計算手段8の出力と、第2の差分絶対値計算手段9の出力のうちの大きい方を選択し、選択された差分絶対値に比例する混合係数Mを生成して、混合手段12へ出力する。   The mixing control unit 11 includes a pixel block pair having the reference pixel selected by the reference pixel selection unit 5 as a central pixel, that is, a pair of pixel blocks determined by the reference pixel selection unit 5 to have the highest similarity. The larger one of the output of the first difference absolute value calculation means 8 and the output of the second difference absolute value calculation means 9 is selected, and a mixing coefficient M proportional to the selected difference absolute value is generated, and mixing is performed. Output to means 12.

混合手段12は、混合係数Mが所定値Thm以上の場合には、実施の形態1と同様に対称位置補間手段6の出力Paを選択し、出力端子7へ出力する。所定値Thm未満の場合は、対称位置補間手段6の出力信号Paと、同一位置補間手段8の出力信号Pbを混合係数Mの大きさに応じた比率で混合し、出力端子7へ出力する。すなわち、混合係数Mが比較的大きい場合は、対称位置補間手段6の出力信号Paの比率α(0≦α≦1)を大きくし、同一位置補間手段8の出力信号Pbの比率β(=1−α)を小さくする。また、混合係数Mが比較的小さい場合は、対称位置補間手段6の出力信号Paの比率αを小さくし、同一位置補間手段8の出力信号Pbの比率βを大きくする。言い換えると、混合手段12は、混合に際し、混合係数Mが大きいほど、対称位置補間手段6の出力信号Paの比率αをより大きくし、同一位置補間手段8の出力信号Pbの比率βをより小さくする。
このような混合係数Mと出力信号PaとPbの混合比率α、βの関係の一例が図15に示されている。
When the mixing coefficient M is equal to or greater than the predetermined value Thm, the mixing unit 12 selects the output Pa of the symmetric position interpolation unit 6 and outputs it to the output terminal 7 as in the first embodiment. When it is less than the predetermined value Thm, the output signal Pa of the symmetric position interpolation means 6 and the output signal Pb of the same position interpolation means 8 are mixed at a ratio according to the magnitude of the mixing coefficient M and output to the output terminal 7. That is, when the mixing coefficient M is relatively large, the ratio α (0 ≦ α ≦ 1) of the output signal Pa of the symmetric position interpolation means 6 is increased, and the ratio β (= 1) of the output signal Pb of the same position interpolation means 8. -Α) is reduced. When the mixing coefficient M is relatively small, the ratio α of the output signal Pa of the symmetric position interpolation unit 6 is decreased, and the ratio β of the output signal Pb of the same position interpolation unit 8 is increased. In other words, the mixing unit 12 increases the ratio α of the output signal Pa of the symmetric position interpolation unit 6 and decreases the ratio β of the output signal Pb of the same position interpolation unit 8 as the mixing coefficient M increases. To do.
An example of the relationship between the mixing coefficient M and the mixing ratios α and β of the output signals Pa and Pb is shown in FIG.

以上のように、実施の形態5では、対称位置補間手段6、同一位置補間手段8、及び混合手段12により構成された補間手段30が、混合制御手段11により生成された混合係数Mに応じて、参照画素選択手段5により選択された参照画素のみならず、補間画素の位置と同じ位置にある第1の参照フレームの画素と、補間画素の位置と同じ位置にある第2の参照フレームの画素とに基づいて補間画素の画素値を生成する。具体的には、参照画素選択手段5により選択された参照画素を用いた補間の結果(第1の補間値)と、補間画素の位置と同じ位置にある第1の参照フレームの画素と、補間画素の位置と同じ位置にある第2の参照フレームの画素とを参照画素とする補間の結果(第2の補間値)とを、混合制御手段11で生成した混合係数Mに応じて(混合係数Mに応じたた比率で)混合することで、補間画素の画素値を生成している。
このため、フレーム間の画素値の差分絶対値(変化量)の大きさに応じて、従って、動画であるか静止画であるかに応じて、適切な補間画像が得られる効果がある。
As described above, in the fifth embodiment, the interpolation unit 30 configured by the symmetric position interpolation unit 6, the same position interpolation unit 8, and the mixing unit 12 corresponds to the mixing coefficient M generated by the mixing control unit 11. In addition to the reference pixel selected by the reference pixel selection means 5, the pixel of the first reference frame at the same position as the position of the interpolation pixel and the pixel of the second reference frame at the same position as the position of the interpolation pixel Based on the above, a pixel value of the interpolation pixel is generated. Specifically, the interpolation result (first interpolation value) using the reference pixel selected by the reference pixel selection means 5, the pixel of the first reference frame at the same position as the interpolation pixel, and the interpolation The interpolation result (second interpolation value) using the pixel of the second reference frame at the same position as the pixel position as the reference pixel is determined according to the mixing coefficient M generated by the mixing control unit 11 (mixing coefficient). The pixel value of the interpolation pixel is generated by mixing (at a ratio according to M).
For this reason, there is an effect that an appropriate interpolated image can be obtained according to the magnitude of the absolute difference (change amount) of the pixel value between frames, and accordingly, depending on whether the image is a moving image or a still image.

実施の形態6.
実施の形態1は、類似度が最も大きい(差分絶対値の総和SADの値が一番小さい)画素ブロック対の画素ブロックの中心画素を参照画素として選択したが、類似度に制限を設け、各補間画素について類似度計算手段4で計算された最も大きい類似度(類似度が最も大きい画素ブロック対の類似度)が閾値よりも小さい場合(総和SADの値が最も小さい画素ブロック対の総和SAD値が所定値よりも大きい場合)は、補間画素近辺に補間に適した画素がないとして、補間画素の位置と同じ位置の第1の参照フレームの画素と、第2の参照フレームの画素との平均値も用いて補間画素を生成するようにすれば、より良好な補間フレームの補間画像が得られる。
Embodiment 6 FIG.
In the first embodiment, the center pixel of the pixel block pair of the pixel block pair having the highest similarity (the value of the sum of absolute differences SAD is the smallest) is selected as the reference pixel. When the highest similarity (similarity of the pixel block pair having the highest similarity) calculated by the similarity calculation means 4 for the interpolated pixel is smaller than the threshold (the total SAD value of the pixel block pair having the smallest total SAD value) Is larger than a predetermined value), it is assumed that there is no pixel suitable for interpolation in the vicinity of the interpolation pixel, and the average of the pixel of the first reference frame and the pixel of the second reference frame at the same position as the interpolation pixel If an interpolation pixel is generated using the value, an interpolation image of a better interpolation frame can be obtained.

図16に実施の形態6によるフレーム補間装置を示す。図示の補間装置は、図1に示されるものと概して同じであるが、同一位置補間手段8、混合制御手段14、及び混合手段15が付加されている点で異なる。図1と同じ符号が付された構成要素は、実施の形態1と同様の動作をする。
図16に示される実施の形態6でも、図14に示される実施の形態5と同様に、対称位置補間手段6、同一位置補間手段8、及び混合手段12により補間手段30が構成されている。
FIG. 16 shows a frame interpolation apparatus according to the sixth embodiment. The illustrated interpolation apparatus is generally the same as that shown in FIG. 1, except that the same position interpolation means 8, the mixing control means 14, and the mixing means 15 are added. Components having the same reference numerals as those in FIG. 1 operate in the same manner as in the first embodiment.
In the sixth embodiment shown in FIG. 16, as in the fifth embodiment shown in FIG. 14, the symmetric position interpolation means 6, the same position interpolation means 8, and the mixing means 12 constitute the interpolation means 30.

同一位置補間手段8は、図14に示される同一位置補間手段8と同様に、補間画素の位置と同じ位置の第1の参照フレームの画素と、第2の参照フレームの画素との平均値を計算し、第2の補間値として、混合手段15に出力する。   Similarly to the same position interpolation unit 8 shown in FIG. 14, the same position interpolation unit 8 calculates an average value of the pixels of the first reference frame and the pixels of the second reference frame at the same position as the interpolation pixel. Calculate and output to the mixing means 15 as the second interpolation value.

混合制御手段14は、各補間画素について類似度計算手段4で計算された類似度のうち、参照画素選択手段5で最も大きい類似度を持つと判定された一対の画素ブロックについて(即ち、差分絶対値の総和SADが最も小さいと判定された一対の画素ブロックについて)の差分絶対値の総和SADの値と、二つの所定値Th1とTh2(Th1<Th2)の比較を行い、比較結果に応じて下記の式(4A)〜(4C)に示す混合比率βを混合手段15へ出力する。
0≦SAD<Th1 の場合、β=0 …(4A)
Th1≦SAD<Th2 の場合、β=(SAD−Th1)/(Th2−Th1) …(4B)
Th2≦SAD の場合、β=1 …(4C)
このような総和SADと混合係数βの関係が、図17に示されている。
The mixing control unit 14 determines a pair of pixel blocks determined to have the highest similarity by the reference pixel selection unit 5 among the similarities calculated by the similarity calculation unit 4 for each interpolation pixel (that is, absolute difference). The value of the sum of absolute differences SAD of a pair of pixel blocks determined to have the smallest sum of values SAD) is compared with two predetermined values Th1 and Th2 (Th1 <Th2), and according to the comparison result The mixing ratio β shown in the following equations (4A) to (4C) is output to the mixing means 15.
When 0 ≦ SAD <Th1, β = 0 (4A)
When Th1 ≦ SAD <Th2, β = (SAD−Th1) / (Th2−Th1) (4B)
When Th2 ≦ SAD, β = 1 (4C)
Such a relationship between the total SAD and the mixing coefficient β is shown in FIG.

混合手段15は、混合制御手段14の出力する混合比率βに応じて、対称位置補間手段6の出力(第1の補間値)Paと同一位置補間手段8の出力(第2の補間値)Pbを下記の式(5)のように混合して、混合結果Pcを出力端子7へ出力する。   The mixing means 15 outputs the same position interpolation means 8 output (second interpolation value) Pb as the output (first interpolation value) Pa of the symmetrical position interpolation means 6 according to the mixing ratio β output from the mixing control means 14. Are mixed as shown in the following equation (5), and the mixing result Pc is output to the output terminal 7.

Pc=β×Pb+(1−β)×Pa …(5)   Pc = β × Pb + (1−β) × Pa (5)

なお、混合制御手段14の機能を式(4A)〜(4C)で表される混合比率βを生成するものとして示したが、このような混合比率βの生成は計算によって行うこととしても良く、テーブル変換によって行うようにしても良い。   In addition, although the function of the mixing control means 14 was shown as generating the mixing ratio β represented by the equations (4A) to (4C), the generation of the mixing ratio β may be performed by calculation. You may make it perform by table conversion.

以上のように、実施の形態6では、補間手段30は、参照画素を中心画素とする画素ブロック相互間の差分絶対値の総和SADが第1の所定値Th1以上であり、従って類似度が第1の閾値以下である場合には、該類似度に応じて、参照画素選択手段5により選択された参照画素の画素値を用いて求められた第1の補間値(対称位置補間手段6の出力)と、補間画素の位置と同じ位置にある第1の参照フレームの画素及び補間画素の位置と同じ位置にある第2の参照フレームの画素の画素を用いて求められた第2の補間値(同一位置補間手段8の出力)を混合手段15で混合することにより、補間画素の補間値を生成する。   As described above, in the sixth embodiment, the interpolation means 30 has the sum SAD of absolute differences between pixel blocks having the reference pixel as the central pixel equal to or greater than the first predetermined value Th1, and therefore the degree of similarity is the first. If it is less than or equal to the threshold value of 1, the first interpolation value obtained by using the pixel value of the reference pixel selected by the reference pixel selection means 5 according to the similarity (output of the symmetric position interpolation means 6) ) And the second interpolation value (2) obtained using the pixel of the first reference frame at the same position as the interpolation pixel and the pixel of the second reference frame at the same position as the interpolation pixel. By mixing the output of the same position interpolation means 8) by the mixing means 15, an interpolation value of the interpolation pixel is generated.

補間手段30はまた、上記の総和SADが第1の所定値Th1未満であり、従って類似度が第1の閾値よりも大きい場合には、混合比率βを0とし、参照画素選択手段5により選択された参照画素の画素値を用いて求められた第1の補間値(対称位置補間手段6の出力)をそのまま補間手段30の出力とする。
補間手段30はさらに、上記の総和SADが第2の所定値Th2(Th2>Th1)以上であり、従って類似度が第2の閾値以下の場合には、混合比率βを1とし、補間画素の位置と同じ位置にある第1の参照フレームの画素及び補間画素の位置と同じ位置にある第2の参照フレームの画素の画素を用いて求められた第2の補間値(同一位置補間手段8の出力)をそのまま補間手段30の出力とする。
The interpolating means 30 also sets the mixing ratio β to 0 when the sum SAD is less than the first predetermined value Th1, and therefore the similarity is larger than the first threshold, and is selected by the reference pixel selecting means 5. The first interpolation value (output of the symmetric position interpolation unit 6) obtained using the pixel value of the reference pixel thus obtained is used as the output of the interpolation unit 30 as it is.
The interpolating means 30 further sets the mixing ratio β to 1 when the total SAD is equal to or greater than the second predetermined value Th2 (Th2> Th1), and therefore the similarity is equal to or smaller than the second threshold value. The second interpolation value (of the same position interpolation means 8) obtained by using the pixel of the first reference frame at the same position as the position and the pixel of the second reference frame at the same position as the position of the interpolation pixel. Output) is used as the output of the interpolation means 30 as it is.

このような切り替えを行うため、参照画素を中心画素とする画素ブロック相互間の類似度の大きさに応じて、異なる補間方法で生成された補間値の選択乃至混合を行うことができ、より適切な補間画像が得られる効果がある。   In order to perform such switching, it is possible to select or mix interpolation values generated by different interpolation methods according to the degree of similarity between pixel blocks having a reference pixel as a central pixel, and more appropriately. There is an effect that a correct interpolation image can be obtained.

実施の形態1〜6の各々の特徴は互いに組合せて用いることができる。例えば、実施の形態2の類似度補正手段13を、実施の形態3の補正制御手段27及び類似度補正手段28と併用しても良い。この場合、類似度補正手段13で補正した類似度をさらに類似度補正手段28で補正しても良く、類似度補正手段13で補正した類似度と類似度補正手段28で補正した類似度を(例えばそれらの平均を取るなどにより)組み合わせても良い。
また実施の形態2や実施の形態3のフレーム補間装置に、実施の形態4で説明した参照画素変更手段16を組み込んでも良い。
さらに実施の形態5で説明した第1の差分絶対値計算手段9、第2の差分絶対値計算手段10、混合制御手段11、同一位置補間手段8、混合手段12を、実施の形態2〜4に組み合わせても良く、実施の形態6で説明した混合制御手段14、同一位置補間手段8、混合手段12を、実施の形態2〜4に組み合わせても良い。
さらに、実施の形態1について最も詳しく説明した変形は、実施の形態2〜6にも適用できる。
The features of Embodiments 1 to 6 can be used in combination with each other. For example, the similarity correction unit 13 of the second embodiment may be used in combination with the correction control unit 27 and the similarity correction unit 28 of the third embodiment. In this case, the similarity corrected by the similarity correction unit 13 may be further corrected by the similarity correction unit 28, and the similarity corrected by the similarity correction unit 13 and the similarity corrected by the similarity correction unit 28 ( They may be combined (for example, by taking an average of them).
Further, the reference pixel changing means 16 described in the fourth embodiment may be incorporated in the frame interpolation apparatus of the second or third embodiment.
Furthermore, the first difference absolute value calculation means 9, the second difference absolute value calculation means 10, the mixing control means 11, the same position interpolation means 8, and the mixing means 12 described in the fifth embodiment are the same as those in the second to fourth embodiments. The mixing control unit 14, the same position interpolation unit 8, and the mixing unit 12 described in the sixth embodiment may be combined with the second to fourth embodiments.
Furthermore, the modification described most in detail with respect to the first embodiment can also be applied to the second to sixth embodiments.

実施の形態7.
実施の形態1乃至6は、補間フレームの補間画像生成装置の例を示したが、実施の形態1乃至6のいずれかを使用して、入力映像信号のフレームレートを2倍にして出力するフレームレート変換手段を用いて、フレーム周波数変換装置を構成しても良い。
Embodiment 7 FIG.
Embodiments 1 to 6 show examples of interpolation image generation apparatuses for interpolation frames. However, a frame output by doubling the frame rate of an input video signal using any of Embodiments 1 to 6 The frame frequency conversion device may be configured using rate conversion means.

図18に実施の形態7によるフレーム周波数変換装置のブロック図を示す。19は入力端子、20はフレーム補間装置、21は書込み読出し手段、22、23、24、25はフレームメモリ、26は出力端子である。
フレーム補間装置20としては、実施の形態1〜6で説明されたもののいずれを用いても良い。
FIG. 18 shows a block diagram of a frame frequency conversion apparatus according to the seventh embodiment. Reference numeral 19 denotes an input terminal, 20 denotes a frame interpolator, 21 denotes writing / reading means, 22, 23, 24 and 25 denote frame memories, and 26 denotes an output terminal.
As the frame interpolation device 20, any of those described in the first to sixth embodiments may be used.

入力端子19より入力された映像信号は、フレーム補間装置20により、実施の形態1〜6で説明したいずれかの方法により補間フレームの画像(補間画像)を順次生成する。書込み読出し手段21は、入力端子19より入力された映像信号(以下、元画像と呼ぶ)をフレームメモリ22とフレームメモリ23にフレーム単位で交互に書込む。また、フレーム補間装置20の出力信号(補間画像)をフレームメモリ24とフレームメモリ25にフレーム単位で交互に書き込む。次に書き込んだ速度の2倍の速度でフレームメモリ22又はフレームメモリ23のうち書込み動作が行われていない方から元画像を読み出し出力端子26へ出力する。続いて、同様に書き込んだ速度の2倍の速度でフレームメモリ24又はフレームメモリ25のうち書込み動作が行われていない方から補間画像を読み出し出力端子24へ出力する。これにより、出力端子24には、入力された映像信号の2倍のフレーム周波数を持つ良好な映像信号が得られる。   From the video signal input from the input terminal 19, the frame interpolation device 20 sequentially generates an image (interpolated image) of an interpolation frame by any one of the methods described in the first to sixth embodiments. The writing / reading means 21 alternately writes video signals (hereinafter referred to as original images) input from the input terminal 19 into the frame memory 22 and the frame memory 23 in units of frames. Further, the output signal (interpolated image) of the frame interpolation device 20 is alternately written in the frame memory 24 and the frame memory 25 in units of frames. Next, the original image is read out and output to the output terminal 26 from the frame memory 22 or the frame memory 23 in which the writing operation is not performed at twice the writing speed. Subsequently, an interpolated image is read out and output to the output terminal 24 from the frame memory 24 or the frame memory 25 where the writing operation is not performed at twice the writing speed. As a result, a good video signal having a frame frequency twice that of the input video signal is obtained at the output terminal 24.

上記の構成により、実施の形態1〜6のフレーム補間装置を用いてフレーム周波数変換を行うようにしたので、良好な補間画像のフレーム周波数変換が得られる効果がある。   With the above configuration, the frame frequency conversion is performed using the frame interpolation apparatus according to the first to sixth embodiments, so that there is an effect that a good frame frequency conversion of an interpolated image can be obtained.

尚、実施の形態1〜6の補間装置は、フレーム周波数を変換する場合に限らず、同じ内容のフレームが2フレーム続けて入力される場合に2フレーム目を除去し、除去後に隣接する2つのフレームから相互間のフレームを補間により生成するといった処理(フレーム変換処理)を行っても良い。   In addition, the interpolation apparatus of Embodiments 1-6 removes the 2nd frame when the frame of the same content is input 2 consecutively, not only when converting a frame frequency, Processing (frame conversion processing) in which frames between frames are generated by interpolation may be performed.

本発明の活用例として、テレビジョンのフレーム周波数変換や、業務用モニターのフレーム周波数変換に適用できる。また、フレーム周波数は変換しない場合であっても、冗長な1枚のフレーム(直前のフレームと同じ内容のフレーム)を除去して新たにフレームを生成するフレーム変換に適用できる。   As an application example of the present invention, it can be applied to frame frequency conversion for television and frame frequency conversion for commercial monitors. Even if the frame frequency is not converted, it can be applied to frame conversion in which one redundant frame (a frame having the same content as the immediately preceding frame) is removed and a new frame is generated.

この発明の実施の形態1の補間装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the interpolation apparatus of Embodiment 1 of this invention. 実施の形態1における参照画素の選択のために順次選択される一対の画素ブロックを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a pair of pixel blocks that are sequentially selected for reference pixel selection in the first embodiment. (a)〜(d)は、実施の形態1における参照画素の選択のために順次選択される第1の参照フレーム内の画素ブロックを示す図である。(A)-(d) is a figure which shows the pixel block in the 1st reference frame selected sequentially for selection of the reference pixel in Embodiment 1. FIG. (a)〜(d)は、実施の形態1における参照画素の選択のために順次選択される第2の参照フレーム内の画素ブロックを示す図である。(A)-(d) is a figure which shows the pixel block in the 2nd reference frame selected sequentially for selection of the reference pixel in Embodiment 1. FIG. (a)〜(d)は、実施の形態1における参照画素の選択のために順次選択される第2の参照フレーム内の画素ブロックを示す図である。(A)-(d) is a figure which shows the pixel block in the 2nd reference frame selected sequentially for selection of the reference pixel in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における参照画素の選択のために順次選択される第1の参照フレーム内の画素ブロックを示す図である。4 is a diagram showing pixel blocks in a first reference frame that are sequentially selected for selection of reference pixels in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における参照画素の選択のために順次選択される第2の参照フレーム内の画素ブロックを示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating pixel blocks in a second reference frame that are sequentially selected for selection of reference pixels in the first embodiment. この発明の実施の形態5の補間装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the interpolation apparatus of Embodiment 5 of this invention. 実施の形態2における参照画素及び補間画素相互間の距離と補正係数Kの関係を示す図である。10 is a diagram illustrating a relationship between a distance between a reference pixel and an interpolated pixel and a correction coefficient K in Embodiment 2. FIG. この発明の実施の形態3の補間装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the interpolation apparatus of Embodiment 3 of this invention. 実施の形態3における総合的バラつき度合いCTと補正係数Dの関係を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a relationship between a total variation degree CT and a correction coefficient D in the third embodiment. この発明の実施の形態4の補間装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the interpolation apparatus of Embodiment 4 of this invention. (a)〜(d)は、実施の形態4における、参照画素選択手段5で選択された参照画素の、補間画素に対する概略的方向の判定に用いられるそれぞれの領域を示す図である。(A)-(d) is a figure which shows each area | region used for determination of the general direction with respect to the interpolation pixel of the reference pixel selected by the reference pixel selection means 5 in Embodiment 4. FIG. この発明の実施の形態5の補間装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the interpolation apparatus of Embodiment 5 of this invention. 実施の形態5における混合係数Mと混合比率α、βの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the mixing coefficient M in Embodiment 5, and mixing ratio (alpha) and (beta). この発明の実施の形態6の補間装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the interpolation apparatus of Embodiment 6 of this invention. 実施の形態6における差分絶対値の総和SADと混合比率βの関係を示す図である。FIG. 20 is a diagram illustrating a relationship between a sum SAD of absolute differences and a mixing ratio β in the sixth embodiment. この発明の実施の形態7のフレーム周波数変換装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the frame frequency converter of Embodiment 7 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 入力端子、 2 遅延手段、 3 抽出手段、 4 類似度計算手段、 5 参照画素選択手段、 6 対称位置補間手段、 7 出力端子、 8 同一位置補間手段、 9 第1の差分絶対値計算手段、 10 第2の差分絶対値計算手段、 11 混合制御手段、 12 混合手段、 13 類似度補正手段、 14 混合制御手段、 15 混合手段、 16 参照画素変更手段、 17 遅延補償手段、 18 遅延補償手段、 19 入力端子、 20 補間装置、 21 書込み読出し手段、 22 フレームメモリ、 23 フレームメモリ、 24 フレームメモリ、 25 フレームメモリ、 26 出力端子、 27 補正制御手段、 28 類似度補正手段、 30 補間手段、 32 選択指標生成手段。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Input terminal, 2 Delay means, 3 Extraction means, 4 Similarity calculation means, 5 Reference pixel selection means, 6 Symmetric position interpolation means, 7 Output terminal, 8 Same position interpolation means, 9 1st difference absolute value calculation means, 10 second difference absolute value calculation means, 11 mixing control means, 12 mixing means, 13 similarity correction means, 14 mixing control means, 15 mixing means, 16 reference pixel changing means, 17 delay compensation means, 18 delay compensation means, 19 input terminals, 20 interpolators, 21 write / read means, 22 frame memories, 23 frame memories, 24 frame memories, 25 frame memories, 26 output terminals, 27 correction control means, 28 similarity correction means, 30 interpolation means, 32 selections Indicator generation means.

Claims (22)

第1の参照フレームと第2の参照フレームの間の補間フレーム内の補間画素の画素値を生成するフレーム補間装置であって、
前記補間画素の位置を中心として点対称の位置にある前記第1の参照フレームの画素ブロックと前記第2の参照フレームの画素ブロックとからなる画素ブロック対、及び上記画素ブロック対に対して、一方の画素ブロックを1画素ずらした画素ブロックで置換えた画素ブロック対をそれぞれ複数個抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出された複数の画素ブロック対のそれぞれについて、2つの画素ブロックの類似度を前記2つの画素ブロック内の画素の画素値に基づいて計算する類似度計算手段と、
前記類似度計算手段により計算された類似度又はそれを補正したものが最も大きい画素ブロック対を構成する各画素ブロックの中心に位置する画素を参照画素として選択する参照画素選択手段と、
前記参照画素選択手段により選択された参照画素に基づいて前記補間画素を生成する補間手段と
を備えたことを特徴とするフレーム補間装置。
A frame interpolation device for generating a pixel value of an interpolation pixel in an interpolation frame between a first reference frame and a second reference frame,
One of the pixel block pair consisting of the pixel block of the first reference frame and the pixel block of the second reference frame that is point-symmetric with respect to the position of the interpolation pixel, and the pixel block pair Extraction means for extracting a plurality of pixel block pairs each replaced by a pixel block shifted by one pixel;
For each of a plurality of pixel block pairs extracted by the extraction means, similarity calculation means for calculating the similarity between two pixel blocks based on the pixel values of the pixels in the two pixel blocks;
Reference pixel selection means for selecting, as a reference pixel, a pixel located at the center of each pixel block constituting a pixel block pair that has the largest similarity calculated by the similarity calculation means or a correction of the similarity;
An interpolating unit that generates the interpolated pixel based on the reference pixel selected by the reference pixel selecting unit.
前記抽出手段が、前記補間画素を中心として点対称の位置にある画素ブロックから成る画素ブロック対と、該点対称の位置にある画素ブロックから成る画素ブロック対に対して、一方の画素ブロックを1画素左、又は1画素右にずらした画素ブロックで置換えた画素ブロック対とを抽出することを特徴とする請求項1に記載のフレーム補間装置。   The extracting means sets one pixel block to one pixel block pair consisting of a pixel block at a point-symmetrical position with respect to the interpolation pixel and a pixel block pair consisting of a pixel block at the point-symmetrical position. 2. The frame interpolation device according to claim 1, wherein a pixel block pair replaced with a pixel block shifted to the left of the pixel or to the right of one pixel is extracted. 前記抽出手段が、前記補間画素を中心として点対称の位置にある画素ブロックから成る画素ブロック対と、該点対称の位置にある画素ブロックから成る画素ブロック対に対して、一方の画素ブロックを1画素上、又は1画素下にずらした画素ブロックで置換えた画素ブロック対とを抽出することを特徴とする請求項1に記載のフレーム補間装置。   The extracting means sets one pixel block to one pixel block pair consisting of a pixel block at a point-symmetrical position with respect to the interpolation pixel and a pixel block pair consisting of a pixel block at the point-symmetrical position. The frame interpolating apparatus according to claim 1, wherein a pixel block pair replaced with a pixel block shifted by one pixel or one pixel below is extracted. 前記抽出手段が、前記補間画素を中心として点対称の位置にある画素ブロックから成る画素ブロック対と、該点対称の位置にある画素ブロックから成る画素ブロック対に対して、一方の画素ブロックを1画素右斜め上、又は1画素右斜め下、又は1画素左斜め上、又は1画素左斜め下にずらした画素ブロックで置換えた画素ブロック対とを抽出することを特徴とする請求項1に記載のフレーム補間装置。   The extracting means sets one pixel block to one pixel block pair consisting of a pixel block at a point-symmetrical position with respect to the interpolation pixel and a pixel block pair consisting of a pixel block at the point-symmetrical position. 2. The pixel block pair replaced by a pixel block shifted to the upper right pixel, the lower right pixel, the upper left pixel, or the lower left pixel pixel is extracted. Frame interpolator. 前記類似度計算手段は、画素ブロック対を構成する一方の画素ブロック内の少なくとも一部の画素と、他方の画素ブロックの対応する位置にある画素の画素値の差分の絶対値の総和を求め、該総和を、前記類似度を表すものとして出力することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のフレーム補間装置。   The similarity calculation means obtains the sum of absolute values of differences between pixel values of at least some of the pixels in one pixel block constituting the pixel block pair and pixels at corresponding positions in the other pixel block, 5. The frame interpolating apparatus according to claim 1, wherein the sum is output as the similarity. 前記類似度計算手段は、画素ブロック対を構成する一方の画素ブロック内のすべての画素と、他方の画素ブロックの対応する位置にある画素の画素値の差分の絶対値の総和を求めることを特徴とする請求項5に記載のフレーム補間装置。   The similarity calculation means obtains a sum of absolute values of differences between pixel values of all pixels in one pixel block constituting the pixel block pair and pixels at corresponding positions of the other pixel block. The frame interpolation apparatus according to claim 5. 前記類似度計算手段は、画素ブロック対を構成する一方の画素ブロック内の画素に対し均等な間引き処理を行った後の画素と、他方の画素ブロックの対応する位置にある画素の画素値の差分の絶対値の総和を求めることを特徴とする請求項5に記載のフレーム補間装置。   The similarity calculation means calculates a difference between a pixel value of a pixel after performing equal thinning processing on pixels in one pixel block constituting a pixel block pair and a pixel at a corresponding position in the other pixel block. 6. The frame interpolating apparatus according to claim 5, wherein a sum of absolute values of the frame interpolation is obtained. 前記画素ブロック対を構成する各画素ブロックの中心に位置する画素の、前記補間画素からの距離が長いほど、当該画素ブロック対の前記類似度よりも小さい補正された類似度を出力する類似度補正手段を更に有し、
前記参照画素選択手段は、前記補正された類似度に基づいて前記参照画素の選択を行う
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載のフレーム補間装置。
Similarity correction that outputs a corrected similarity that is smaller than the similarity of the pixel block pair as the distance from the interpolation pixel of the pixel located at the center of each pixel block constituting the pixel block pair is longer Further comprising means,
The frame interpolation device according to claim 1, wherein the reference pixel selection unit selects the reference pixel based on the corrected similarity.
画素ブロック内の画素の画素値のバラつき度合いを計算し、計算されたバラつき度合いを検出する補正制御手段と、
前記補正制御手段で検出されたバラつき度合いが小さいほど、前記類似度計算手段が出力する類似度よりも小さい、補正された類似度を出力する類似度補正手段をさらに備え、
前記参照画素選択手段は、前記補正された類似度に基づいて前記参照画素の選択を行う
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載のフレーム補間装置。
Correction control means for calculating the degree of variation of the pixel values of the pixels in the pixel block and detecting the calculated degree of variation;
The degree of variation detected by the correction control means further includes a similarity correction means for outputting a corrected similarity that is smaller than the similarity output by the similarity calculation means,
The frame interpolation device according to claim 1, wherein the reference pixel selection unit selects the reference pixel based on the corrected similarity.
水平方向に整列し、連続して補間処理の対象とされ複数の補間画素の各々について前記参照画素選択手段で選択された参照画素の、当該補間画素に対する方向を記憶し、
注目補間画素についての前記参照画素の、当該補間画素に対する方向が、該注目補間画素の左方向に存在する所定数の補間画素のいずれかについて選択された参照画素の、当該補間画素に対する方向と異なり、且つ該注目補間画素の右方向に存在する所定数の補間画素のいずれかについて選択された参照画素の、当該補間画素に対する方向と異なる場合は、前記参照画素選択手段で選択された参照画素の代わりに、当該注目補間画素と同じ位置にある前記第1の参照フレームの画素と、当該注目補間画素と同じ位置にある前記第2の参照フレームの画素を参照画素とする参照画素変更手段を
備えたことを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載のフレーム補間装置。
Alignment in the horizontal direction, storing the direction of the reference pixel selected by the reference pixel selection means for each of the plurality of interpolation pixels that are continuously subjected to interpolation processing, with respect to the interpolation pixel,
The direction of the reference pixel with respect to the interpolation pixel of interest is different from the direction of the reference pixel selected with respect to the interpolation pixel of any of a predetermined number of interpolation pixels existing in the left direction of the interpolation pixel of interest. When the reference pixel selected for any of the predetermined number of interpolation pixels existing in the right direction of the target interpolation pixel is different from the direction of the interpolation pixel, the reference pixel selected by the reference pixel selection unit Instead, there is provided a reference pixel changing unit that uses the pixel of the first reference frame at the same position as the target interpolation pixel and the pixel of the second reference frame at the same position as the target interpolation pixel as a reference pixel. The frame interpolation device according to claim 1, wherein the frame interpolation device is a frame interpolation device.
前記補間手段は、前記参照画素選択手段により選択された参照画素の画素値の平均値を前記補間画素の画素値とし、又は前記参照画素の一方の画素値を前記補間画素の画素値とする
ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載のフレーム補間装置。
The interpolation means sets the average value of the pixel values of the reference pixels selected by the reference pixel selection means as the pixel value of the interpolation pixels, or sets one pixel value of the reference pixels as the pixel value of the interpolation pixels. The frame interpolation apparatus according to claim 1, wherein
前記補間手段は、
前記参照画素選択手段により選択された前記参照画素を用いて前記補間画素のための第1の補間値を生成する対称位置補間手段と、
補間画素と同じ位置にある前記第1の参照フレームの画素と、補間画素と同じ位置にある前記第2の参照フレームの画素を用いて前記補間画素のための第2の補間値を生成する同一位置補間手段と、
前記第1の補間値と前記第2の補間値を混合する混合手段と
を有することを特徴とする請求項1に記載のフレーム補間装置。
The interpolation means includes
Symmetric position interpolation means for generating a first interpolation value for the interpolation pixel using the reference pixel selected by the reference pixel selection means;
The same generation of a second interpolation value for the interpolation pixel using the pixel of the first reference frame at the same position as the interpolation pixel and the pixel of the second reference frame at the same position as the interpolation pixel Position interpolation means;
The frame interpolation apparatus according to claim 1, further comprising a mixing unit that mixes the first interpolation value and the second interpolation value.
前記類似度計算手段により計算された類似度が最も大きい一対の画素ブロックのうちの前記第1の参照フレーム内の画素ブロックの中心位置にある画素と、前記第1の参照フレーム内の画素ブロックの中心位置にある画素と同じ位置にある第2の参照フレーム内の画素との差分絶対値を計算する第1の差分絶対値計算手段と、
前記類似度計算手段により計算された類似度が最も大きい一対の画素ブロックのうちの前記第2の参照フレーム内の画素ブロックの中心位置にある画素と、前記第2の参照フレーム内の画素ブロックの中心位置にある画素と同じ位置にある第1の参照フレーム内の画素との差分絶対値を計算する第2の差分絶対値計算手段と、
前記第1の差分絶対値計算手段で計算された差分絶対値と前記第2の差分絶対値計算手段で計算された差分絶対値から、混合係数を生成する混合制御手段とを備え、
前記混合手段は、前記混合制御手段により生成された混合係数に応じた比率で、前記第1の補間値と前記第2の補間値を混合する
ことを特徴とする請求項12に記載のフレーム補間装置。
Of the pair of pixel blocks having the highest similarity calculated by the similarity calculation means, the pixel at the center position of the pixel block in the first reference frame, and the pixel block in the first reference frame First difference absolute value calculation means for calculating a difference absolute value between a pixel in a central position and a pixel in a second reference frame at the same position;
Of the pair of pixel blocks having the highest similarity calculated by the similarity calculation means, the pixel at the center position of the pixel block in the second reference frame, and the pixel block in the second reference frame Second difference absolute value calculation means for calculating a difference absolute value between the pixel in the first position and the pixel in the first reference frame at the same position;
A mixing control unit that generates a mixing coefficient from the absolute difference value calculated by the first absolute difference value calculating unit and the absolute difference value calculated by the second absolute difference value calculating unit;
The frame interpolation according to claim 12, wherein the mixing unit mixes the first interpolation value and the second interpolation value at a ratio corresponding to a mixing coefficient generated by the mixing control unit. apparatus.
前記混合制御手段は、前記第1の差分絶対値計算手段で計算された差分絶対値と前記第2の差分絶対値計算手段で計算された差分絶対値のうちの大きい方に比例する値を前記混合係数として出力することを特徴とする請求項13に記載のフレーム補間装置。   The mixing control means calculates a value proportional to a larger one of the difference absolute value calculated by the first difference absolute value calculation means and the difference absolute value calculated by the second difference absolute value calculation means. 14. The frame interpolating apparatus according to claim 13, wherein the frame interpolating apparatus outputs the mixed coefficient. 前記混合手段は、前記混合係数が所定値以上の場合には、前記対称位置補間手段の出力を選択し、
前記混合係数が所定値未満の場合は、前記第1の補間値と前記第2の補間値を前記混合係数に応じた比率で混合する
ことを特徴とする請求項14に記載のフレーム補間装置。
The mixing means selects the output of the symmetrical position interpolation means when the mixing coefficient is equal to or greater than a predetermined value;
The frame interpolation device according to claim 14, wherein when the mixing coefficient is less than a predetermined value, the first interpolation value and the second interpolation value are mixed at a ratio corresponding to the mixing coefficient.
前記混合手段は、前記混合に際し、前記混合係数が大きいほど、前記第1の補間値の比率をより大きくし、前記第2の補間値の比率をより小さくすることを特徴とする請求項15に記載のフレーム補間装置。   16. The mixing unit according to claim 15, wherein the mixing means increases the ratio of the first interpolation value and decreases the ratio of the second interpolation value as the mixing coefficient increases. The frame interpolation apparatus described. 前記補間手段は、各補間画素について前記類似度計算手段により計算された最も大きい類似度が、第1の閾値以下である場合には、前記第1の補間値と前記第2の補間値を、当該類似度の大きさに応じた比率で混合することにより、前記補間画素の補間値を生成することを特徴とする請求項12に記載のフレーム補間装置。   The interpolation means, when the largest similarity calculated by the similarity calculation means for each interpolation pixel is equal to or less than a first threshold value, the first interpolation value and the second interpolation value, The frame interpolation apparatus according to claim 12, wherein the interpolation value of the interpolation pixel is generated by mixing at a ratio corresponding to the magnitude of the similarity. 前記混合手段は、前記混合に際し、各画素について前記類似度計算手段で計算された類似度が大きいほど、前記第1の補間値の比率をより大きくし、前記第2の補間値の比率をより小さくすることを特徴とする請求項17に記載のフレーム補間装置。   In the mixing, the mixing means increases the ratio of the first interpolation value and increases the ratio of the second interpolation value as the similarity calculated by the similarity calculation means for each pixel increases. The frame interpolation apparatus according to claim 17, wherein the frame interpolation apparatus is made smaller. 前記混合手段は、各補間画素について前記類似度計算手段により計算された最も大きい類似度が第2の閾値以下の場合には、前記第2の補間値を選択して出力する
ことを特徴とする請求項17に記載のフレーム補間装置。
The mixing unit selects and outputs the second interpolation value when the maximum similarity calculated by the similarity calculation unit for each interpolation pixel is equal to or smaller than a second threshold value. The frame interpolation device according to claim 17.
前記混合手段は、各補間画素について前記類似度計算手段により計算された最も大きい類似度が前記第1の閾値よりも大きい場合には、前記対称位置補間手段の出力を選択して出力することを特徴とする請求項17に記載のフレーム補間装置。   The mixing means selects and outputs the output of the symmetric position interpolation means when the largest similarity calculated by the similarity calculation means for each interpolation pixel is larger than the first threshold value. The frame interpolation apparatus according to claim 17, wherein 請求項1乃至20のいずれかに記載のフレーム補間装置を備えることを特徴とするフレーム周波数変換装置。   A frame frequency conversion device comprising the frame interpolation device according to claim 1. 第1の参照フレームと第2の参照フレームの間の補間フレーム内の補間画素の画素値を生成するフレーム補間方法であって、
前記補間画素の位置を中心として点対称の位置にある前記第1の参照フレームの画素ブロックと前記第2の参照フレームの画素ブロックとからなる画素ブロック対、及び上記画素ブロック対に対して、一方の画素ブロックを1画素ずらした画素ブロックで置換えた画素ブロック対をそれぞれ複数個抽出する抽出ステップと、
前記抽出ステップにより抽出された複数の画素ブロック対のそれぞれについて、2つの画素ブロックの類似度を前記2つの画素ブロック内の画素の画素値に基づいて計算する類似度計算ステップと、
前記類似度計算ステップにより計算された類似度又はそれを補正したものが最も大きい画素ブロック対を構成する各画素ブロックの中心に位置する画素を参照画素として選択する参照画素選択ステップと、
前記参照画素選択ステップにより選択された参照画素に基づいて前記補間画素を生成する補間ステップと
を備えたことを特徴とするフレーム補間方法。
A frame interpolation method for generating a pixel value of an interpolation pixel in an interpolation frame between a first reference frame and a second reference frame,
One of the pixel block pair consisting of the pixel block of the first reference frame and the pixel block of the second reference frame that is point-symmetric with respect to the position of the interpolation pixel, and the pixel block pair An extraction step of extracting a plurality of pixel block pairs obtained by replacing each pixel block with a pixel block shifted by one pixel;
A similarity calculation step of calculating the similarity of two pixel blocks based on the pixel values of the pixels in the two pixel blocks for each of a plurality of pixel block pairs extracted by the extraction step;
A reference pixel selection step of selecting, as a reference pixel, a pixel located at the center of each pixel block that constitutes a pixel block pair that has the largest similarity calculated by the similarity calculation step or a correction of the similarity;
An interpolation step for generating the interpolation pixel based on the reference pixel selected in the reference pixel selection step.
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