JP5118087B2 - Frame rate conversion method, frame rate conversion device, and frame rate conversion program - Google Patents

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Description

本発明は、高フレームレート映像信号のフレームをフィルタリングに基づくダウンサンプリングにより低フレームレート映像信号に変換するフレームレート変換方法およびその装置と、そのフレームレート変換方法の実現に用いられるフレームレート変換プログラムとに関する。   The present invention relates to a frame rate conversion method and apparatus for converting a frame of a high frame rate video signal into a low frame rate video signal by downsampling based on filtering, and a frame rate conversion program used for realizing the frame rate conversion method. About.

近年、臨場感あふれる大画面のスポーツ映像やデジタルシネマに代表される超高画質映像への期待が高まっている。これを受けて、映像の高画質化に関する研究が精力的に行われている。   In recent years, there are growing expectations for super-high-quality images such as large-screen sports images and digital cinema that are full of realism. In response to this, research on high-quality video has been vigorously conducted.

超高画質映像の実現には次の四要素が必要である。すなわち、空間解像度、画素値深度、色再現性、時間解像度である。これを受けて、前者の三要素については、デジタルシネマ等の応用およびナチュラルビジョンプロジェクトにおいて検討が進められている。また、被写体の自然な動きを表現するために不可欠な時間解像度の向上、すなわち、映像の高フレームレート化についても検討がなされている。   The following four elements are necessary to realize super high-quality video. That is, spatial resolution, pixel value depth, color reproducibility, and temporal resolution. In response, the former three elements are being studied in applications such as digital cinema and natural vision projects. In addition, improvement of time resolution, that is, an increase in video frame rate, which is indispensable for expressing a natural movement of a subject, has been studied.

映像の入力・出力システムのフレームレートの上限は非対称である。現在、撮像系としては、1000[frame/sec] を超える高フレームレート映像を撮像可能な高速度カメラが利用可能である。ただし、こうした高速度カメラで撮像された映像はスロー再生用途で用いられる。一方、現行のディスプレイの上限は120[fps] 程度であるため、高速度カメラで撮影された映像ソースは、実時間再生を目的とした表示形態ではフレームを間引く必要がある。   The upper limit of the frame rate of the video input / output system is asymmetric. At present, a high-speed camera capable of capturing a high frame rate video exceeding 1000 [frame / sec] is available as an imaging system. However, video captured by such a high-speed camera is used for slow playback applications. On the other hand, since the upper limit of the current display is about 120 [fps], a video source shot with a high-speed camera needs to be thinned in a display form for real-time playback.

通常、図17に示すように、ダウンサンプリング後のフレーム時間間隔が等間隔になるようにダウンサンプリングが実施される(例えば、特許文献1参照)。   Normally, as shown in FIG. 17, downsampling is performed such that the frame time intervals after downsampling are equal (see, for example, Patent Document 1).

しかるに、単純なフレーム間引き処理では、時間方向のエイリアシング(動きのカクツキ)に起因する画質劣化が問題となる。こうした問題を回避するためには、時間軸方向の帯域制限フィルタリングが必要である。一方、動き補償フレーム間予測を用いた符号化器の場合、時間方向のエイリアシングの低減は予測誤差の低減とは直接的には結びつかない。つまり、時間方向のダウンサンプリングフィルタに関して、符号化効率の観点から最適化の余地があることになる。   However, in the simple frame thinning process, image quality degradation due to temporal aliasing (motion blur) becomes a problem. In order to avoid such a problem, band limiting filtering in the time axis direction is necessary. On the other hand, in the case of an encoder using motion-compensated interframe prediction, the reduction in aliasing in the time direction is not directly linked to the reduction in prediction error. In other words, there is room for optimization regarding the downsampling filter in the time direction from the viewpoint of encoding efficiency.

従来の30fps,60fps のフレームレートの映像信号の場合、フィルタリングのための十分なサンプル(すなわち、フレーム)が確保できないため、フィルタの特性を高精度に近似することが困難であった。例えば、60fps の映像信号をフィルタリングして30fps の映像信号を生成する場合、フィルタリングの対象フレームに重複を許さない条件下では、フィルタリングの対象となるフレームは2フレームに限定される。   In the case of a conventional video signal with a frame rate of 30 fps or 60 fps, it is difficult to approximate the characteristics of the filter with high accuracy because sufficient samples (that is, frames) for filtering cannot be secured. For example, when a 30 fps video signal is generated by filtering a 60 fps video signal, the number of frames to be filtered is limited to 2 frames under conditions that do not allow duplication of the filtering target frame.

これに対して、高フレームレート映像信号の場合、フィルタ設計の自由度は拡張される。例えば、1000fps の映像信号をフィルタリングして62.5fps の映像信号を生成する場合、フィルタリングの対象フレームに重複を許さない条件下であっても、16フレームをフィルタリングの対象とすることができる。   On the other hand, in the case of a high frame rate video signal, the degree of freedom in filter design is expanded. For example, when a video signal of 62.5 fps is generated by filtering a video signal of 1000 fps, 16 frames can be targeted for filtering even under conditions that do not allow overlapping of the filtering target frames.

したがって、高フレームレート映像信号を入力してフィルタリングにより低フレームレート映像信号を得る場合、フィルタリング設計の自由度が高まることになる。   Therefore, when a high frame rate video signal is input and a low frame rate video signal is obtained by filtering, the degree of freedom in filtering design is increased.

しかるに、従来技術では、この点について何ら検討を行っていない。これから、高フレームレート映像信号を入力してフィルタリングにより低フレームレート映像信号を得る場合に、符号化効率の観点から最適なフレームレート変換のためのフィルタリング方法を検討する余地がある。   However, the conventional technology does not consider this point at all. Thus, when a high frame rate video signal is input and a low frame rate video signal is obtained by filtering, there is room for studying a filtering method for optimal frame rate conversion from the viewpoint of coding efficiency.

特開2004−201165号公報JP 2004-201165 A

このようなことを背景にして、本発明者は、「坂東幸浩, 高村誠之, 上倉一人, 八島由幸:“高フレームレート映像信号のダウンサンプリング方法に関する一考察”, 画像符号化シンポジウム, p5-02, 2008 」で、動き補償予測誤差電力を最小化するように、ダウンサンプリング後のフレームを選択するという方法について検討を行った。   Against this background, the present inventor “Yukihiro Bando, Noriyuki Takamura, Hitoshi Uekura, Yoshiyuki Yashima:“ A Study on the Downsampling Method of High Frame Rate Video Signals ”, Image Coding Symposium, p5-02 , 2008 "examined the method of selecting a frame after downsampling so as to minimize the motion compensation prediction error power.

しかるに、この方法では、フレーム選択に基づくダウンサンプリング手法によりフレームレートを変換するようにしており、時間方向の画質劣化を解決可能とするフィルタリングに基づくダウンサンプリング手法によりフレームレートを変換するようにしている訳ではない。   However, in this method, the frame rate is converted by a down-sampling method based on frame selection, and the frame rate is converted by a down-sampling method based on filtering that can solve image quality degradation in the time direction. Not a translation.

さらに、この方法では、逐次的に選択するフレームを設定しており、シーケンス全体での動き補償予測誤差電力の最小化を保証しておらず、その点から改善の余地が残されている。   Further, in this method, frames to be selected sequentially are set, and minimization of motion compensation prediction error power in the entire sequence is not guaranteed, and there is room for improvement from that point.

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、高フレームレート映像信号に対してのダウンサンプリングにより得られる低フレームレート映像信号を入力とする映像符号化処理において、フィルタリングに基づくダウンサンプリングにより低フレームレート映像信号を生成することで、時間方向のエイリアシングに起因する画質劣化を防止するとともに、シーケンス全体に対する符号化効率を考慮した形でその低フレームレート映像信号を生成することで、ダウンサンプリング後の低フレームレート映像信号の符号化効率を向上することを実現する新たなフレームレート変換技術を確立することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and in video encoding processing using a low frame rate video signal obtained by downsampling for a high frame rate video signal as input, by downsampling based on filtering. By generating a low frame rate video signal, image quality degradation due to temporal aliasing is prevented, and by generating the low frame rate video signal in consideration of coding efficiency for the entire sequence, downsampling is performed. An object is to establish a new frame rate conversion technique that realizes the improvement of the encoding efficiency of the later low frame rate video signal.

〔1〕本発明の基本的な考え方
フレームレートの変換の対象となる高フレームレート映像信号について、フレーム間隔をδt として、時刻t=jδt (j=0, 1, ..... )のフレームにおける位置xの画素値をf(x, t)(x=0, 1, .... ,X−1)と表す。
[1] Basic concept of the present invention For a high frame rate video signal subject to frame rate conversion, the frame interval is δ t , and the time t = jδ t (j = 0, 1,...) The pixel value at the position x in the frame is represented as f (x, t) (x = 0, 1,..., X−1).

この画素信号f(x, t)を、ダウンサンプリングによりフレーム数を1/Mに変換する場合を考える。ダウンサンプリング前後のフレームレートの比Mをダウンサンプリング比と呼ぶ。つまり、この変換は、フレームレートを、“1/δt ”から“1/Mδt ”へ変換することを想定している。 Consider a case where the number of frames is converted to 1 / M by down-sampling the pixel signal f (x, t). A frame rate ratio M before and after downsampling is called a downsampling ratio. That is, this conversion assumes that the frame rate is converted from “1 / δ t ” to “1 / Mδ t ”.

なお、以下では、簡単のために一次元信号を例にとり説明するが、同様の議論は、容易に二次元信号にも拡張可能である。   In the following, a one-dimensional signal will be described as an example for the sake of simplicity, but the same discussion can be easily extended to a two-dimensional signal.

フレームレートの変換方法としては、フレーム間引き、単純平均などの方法がある。フレーム間引きでは、下記の式(1)で表されるフレームをダウンサンプリング後のフレームとする。   Frame rate conversion methods include frame thinning and simple averaging. In frame decimation, a frame represented by the following equation (1) is a frame after downsampling.

Figure 0005118087
Figure 0005118087

また、単純平均では、下記の式(2)で表されるフレームをダウンサンプリング後のフレームとする。   In simple averaging, a frame represented by the following expression (2) is a frame after downsampling.

Figure 0005118087
Figure 0005118087

しかしながら、フレーム間引きと単純平均のいずれの方法も、動き補償を伴う動画像符号化を想定した手法ではなく、ダウンサンプリング後の映像信号の符号化効率の観点からは最適な手法とはいえない。   However, neither the frame decimation method nor the simple averaging method is a method assuming moving image encoding with motion compensation, and is not an optimal method from the viewpoint of the encoding efficiency of a video signal after downsampling.

そこで、本発明では、時間方向のエイリアシング(動きのカクツキ)に起因する画質劣化を防止しつつ、ダウンサンプリング後の映像信号の符号化効率を向上することを実現するために、下記の式(3)で表されるように、タップ長2Δ+1を持つフィルタ係数Wi (iはダウンサンプリングのフレーム位置を示す変数)
i =(ωi 〔−Δ〕, .... ,ωi 〔Δ〕)
を用いたフィルタリングを行うことにより、図1に示すように、ダウンサンプリング後のフレームを得ることとする。
Therefore, in the present invention, in order to improve the coding efficiency of the video signal after down-sampling while preventing image quality deterioration due to time-direction aliasing (motion click), the following expression (3 ), The filter coefficient W i having the tap length 2Δ + 1 (i is a variable indicating the frame position of downsampling)
W i = (ω i [−Δ], ...., ω i [Δ])
As shown in FIG. 1, a frame after downsampling is obtained by performing filtering using.

Figure 0005118087
Figure 0005118087

ここで、Σωi 〔j〕=1を満たすものとする。ただし、Σはj=−Δi 〜Δi についての総和である。また、Δi は各フレーム毎に外部から与えられるパラメータ(iに依存しないこともある)である。 Here, it is assumed that Σω i [j] = 1. However, (SIGMA ) is the sum total about j =-(DELTA ) i- ( DELTA) i . Δ i is a parameter given from the outside for each frame (may not depend on i).

なお、ダウンサンプリングのフレーム位置が先頭のフレーム位置や最終のフレーム位置である場合には、フィルタリングの対象となる2Δ+1枚のフレームが揃わないことも起こるが、この場合には、フィルタリング対象として存在するフレームについてのフィルタ係数を比例演算(それらのフィルタ係数の総和が1となるようにする比例演算)により決定することになる。   If the frame position of downsampling is the head frame position or the last frame position, 2Δ + 1 frames to be filtered may not be aligned, but in this case, they exist as filtering objects. The filter coefficient for the frame is determined by proportional calculation (proportional calculation so that the sum of the filter coefficients is 1).

そして、本発明では、このときに、ダウンサンプリング後の映像信号の符号化効率を向上することを実現すべく、ダウンサンプリング後の低フレームレート映像信号の全フレームの符号化効率を考慮した形で、このフィルタ係数Wi を決定するようにする。 At this time, in the present invention, in order to realize improvement in the encoding efficiency of the video signal after downsampling, the encoding efficiency of all the frames of the low frame rate video signal after downsampling is considered. The filter coefficient W i is determined.

次に、本発明に特徴的な処理であるフィルタ係数Wi の決定方法について説明する。 Next, a method determining the filter coefficients W i is a characteristic process in the present invention.

〔i〕“フィルタ係数の決定(その1)”
フィルタ係数Wi =(ωi 〔−Δ〕, .... ,ωi 〔Δ〕)として取り得るフィルタ係数の集合として、N通りの係数Ψn ={ψn 〔−Δ〕, .... ,ψn 〔Δ〕}(n=0, .... ,N−1)を考える。以下では、〜Ψ=(Ψ0 , .... ,ΨN-1 )とおく。なお、以下の表記において、「〜X」(Xは文字)における記号〜は、「X」の上に付く記号を示している。
[I] “Determination of Filter Coefficient (Part 1)”
As a set of filter coefficients that can be taken as filter coefficients W i = (ω i [−Δ],..., Ω i [Δ]), N kinds of coefficients ψ n = {ψ n [−Δ],. .., ψ n [Δ]} (n = 0,..., N−1). In the following, it is assumed that ~ Ψ = (Ψ 0 , ...., Ψ N-1 ). In the following notation, the symbol “˜X” (where X is a letter) indicates a symbol attached to “X”.

図2に示すように、等間隔に設定される各フレーム位置では、このN通りの中から適切なフィルタ係数を選択するものとする。以下、フィルタ係数の選択方法について詳細に説明する。   As shown in FIG. 2, at each frame position set at equal intervals, an appropriate filter coefficient is selected from the N patterns. Hereinafter, the filter coefficient selection method will be described in detail.

信号^f(x, iMδt , Wi )をサイズSの区間B〔k〕(k=0, 1, .... ,K−1)に分割し、各区間B〔k〕(k=0, 1, .... ,K−1)を単位として動き補償(推定変移量di =(di 〔0〕, .... ,di 〔K−1〕)を行った場合、その区間内の動き補償後の予測誤差電力は下記の式(4)のように表現できる。なお、以下の表記において、「^X」(Xは文字)における記号^は、「X」の上に付く記号を示している。 Signal ^ f (x, iMδ t, W i) sections of the size S B [k] (k = 0, 1, .... , K-1) is divided into, each interval B [k] (k = When motion compensation (estimated displacement d i = (d i [0],..., D i [K−1]) is performed in units of 0, 1,..., K−1), The prediction error power after motion compensation in the section can be expressed as the following equation (4): In the following notation, the symbol ^ in “^ X” (where X is a letter) is “X”. The symbol attached to is shown.

Figure 0005118087
Figure 0005118087

ここで、式(4)では、1つ前のフィルタリングにより生成されたフレーム(参照フレームとなるフレーム)との間で動き補償後の予測誤差電力を求めるようにしている。   Here, in Expression (4), the prediction error power after motion compensation is obtained with respect to a frame (frame serving as a reference frame) generated by the previous filtering.

i とWi-1 が与えられた場合、この式(4)に従って、σi 2 〔Wi , Wi-1 〕を最小化するように推定変移量d〔k〕(k=0, 1, .... ,K−1)を設定し、d〔k, Wi , Wi-1 〕(k=0, 1, .... ,K−1)とおく。このとき、推定変移量d〔k〕の精度は外部から与えられるものとする(例:整数画素精度、1/2画素精度、1/4画素精度など)。 When W i and W i-1 are given, the estimated displacement d [k] (k = 0, k) is set so as to minimize σ i 2 [W i , W i-1 ] according to the equation (4). 1,..., K-1) and d [k, Wi , Wi-1 ] (k = 0, 1,..., K-1). At this time, the accuracy of the estimated displacement d [k] is given from the outside (eg, integer pixel accuracy, 1/2 pixel accuracy, 1/4 pixel accuracy, etc.).

ここで、注意すべきは、Wi の設定方法である。σi 2 〔Wi , Wi-1 〕を最小化するようにWi を設定したのでは、シーケンス全体での予測誤差電力
Σσi 2 〔Wi , Wi-1
但し、Σはi=1〜(J/M−1)の総和で、Jはフレーム数
を最小化したことにはならない。なぜなら、Wi の選択はσi 2 〔Wi+1 , Wi 〕にも影響を与えるからである。
Here, it should be noted, is a method of setting the W i. If W i is set so as to minimize σ i 2 [W i , W i-1 ], the prediction error power Σσ i 2 [W i , W i-1 ] in the entire sequence is set.
However, Σ is the sum of i = 1 to (J / M−1), and J does not mean that the number of frames is minimized. This is because selection of W i is because also affects sigma i 2 [W i + 1, W i].

従って、求めるべきパラメータは、下記の式(5)を満たすJ/M個のパラメータである。   Therefore, the parameters to be obtained are J / M parameters satisfying the following expression (5).

Figure 0005118087
Figure 0005118087

各Wi を〜Ψに含まれるN通りの候補から選択を行うため、J/M個のパラメータ(W0 , .... ,WJ/M-1 )の取り得る組み合わせはNJ/M 通りであり、この中から最適な組み合わせ(W* 0 , .... ,W* J/M-1 )を総当たりで探索するのは、計算量的に困難である。 Since each W i is selected from N candidates included in Ψ, the possible combinations of J / M parameters (W 0 ,..., W J / M-1 ) are N J / M Of these, it is difficult in terms of computational complexity to search for an optimal combination (W * 0 ,..., W * J / M-1 ) from among them.

そこで、本発明では、σi 2 〔Wi , Wi-1 〕が直前フレームの結果のみに依存することに着目し、以下のように最適解を算出する。 Accordingly, in the present invention, focusing on the fact that σ i 2 [W i , W i-1 ] depends only on the result of the immediately preceding frame, the optimal solution is calculated as follows.

まず、Wi として取り得る全てのフィルタ係数集合〜Ψに対して、最適なWi-1 , .... ,W0 を用いた場合のΣσi 2 〔Wi , Wi-1 〕(但し、Σはi=1〜iの総和)をSi (Wi )として定義する。 First, for all of the filter coefficient set ~Ψ which may take as W i, the optimal W i-1, ...., Σσ i 2 in the case of using the W 0 [W i, W i-1] ( However, Σ is defined as S i (W i ) as the sum of i = 1 to i .

ここで、σi 2 〔Wi , Wi-1 〕が直前フレームの結果のみに依存することに着目すると、Si (Wi )はSi-1 (Wi-1 )を用いて、図3に示すように、下記の式(6)のように表される。なお、i=1, .... ,(J/M−1)である。 Here, focusing on the fact that σ i 2 [W i , W i-1 ] depends only on the result of the previous frame, S i (W i ) uses S i-1 (W i-1 ), As shown in FIG. 3, it is expressed as the following formula (6). Note that i = 1,..., (J / M−1).

Figure 0005118087
Figure 0005118087

このとき算出したSi (Wi )(Wi =Ψ0 , .... ,ΨN-1 )をメモリに格納しておき、Si+1 (Wi+1 )の計算で用いるものとする。さらに、この式(6)の最小値を与えるWi-1 を、図3中に示すように、^Wi-1 (Wi )とおく。この^Wi-1 (Wi )(Wi =Ψ0 , .... ,ΨN-1 )についても、全てメモリに格納しておくものとする。ここで、「^X」(Xは文字)における記号^は、「X」の上に付く記号を示している。 S i (W i ) (W i = Ψ 0 ,..., Ψ N−1 ) calculated at this time is stored in a memory and used in the calculation of S i + 1 (W i + 1 ). And Further, W i-1 giving the minimum value of the equation (6) is set as ^ W i-1 (W i ) as shown in FIG. This ^ W i-1 (W i ) (W i = Ψ 0 ,..., Ψ N-1 ) is all stored in the memory. Here, the symbol ^ in “^ X” (X is a letter) indicates a symbol attached to “X”.

式(5)の最小化問題は、下記の式(7)のように表せる。   The minimization problem of equation (5) can be expressed as equation (7) below.

Figure 0005118087
Figure 0005118087

この式(7)を最小化するWJ/M-1 をW* J/M-1 とおくと、このW* J/M-1 は下記の式(8)で表せる。 When W J / M-1 that minimizes the equation (7) is set as W * J / M-1 , this W * J / M-1 can be expressed by the following equation (8).

Figure 0005118087
Figure 0005118087

* J/M-1 に対する最適解は、^WJ/M-2 (WJ/M-1 )としてメモリに格納されているので、その値を参照し、W* J/M-2 =^WJ/M-2 (WJ/M-1 )とする。 Since the optimal solution for W * J / M-1 is stored in the memory as ^ W J / M-2 (W J / M-1 ), W * J / M-2 = ^ W J / M-2 (W J / M-1 ).

以下、同様の参照処理を、
* J/M-3 =^WJ/M-3 (WJ/M-2
・・・・・
* 0 =^W0 (W1
として繰り返す。
Hereafter, the same reference process is
W * J / M-3 = ^ W J / M-3 (W J / M-2 )
...
W * 0 = ^ W 0 ( W 1)
Repeat as.

このようにして、“フィルタ係数の決定(その1)”によれば、総当たりによる探索に依らずに、等間隔に設定される各フレーム位置iで用いるフィルタ係数の最適な組み合わせ(W* 0 , .... ,W* J/M-1 )を求めることができるようになる。 In this way, according to “determination of filter coefficients (part 1)”, the optimum combination of filter coefficients (W * 0) used at each frame position i set at equal intervals without depending on the round robin search. , ...., W * J / M-1 ).

以上の説明では、動き補償予測誤差電力を最小化するようにフィルタ係数の選択を行うことで説明したが、特定の符号化器(例えば、H.264準拠の符号化器)により符号化を行い、その符号化歪みDと符号量Rの加重和のラグランジェコスト(符号化コスト:J=D+λR)を最小化するようにフィルタ係数の選択を行うようにしてもよい。ここで、λは符号化歪みDと符号量Rの重みを調整するパラメータであり、外部から与えられることになる。   In the above description, the filter coefficient is selected so as to minimize the motion compensation prediction error power, but the encoding is performed by a specific encoder (for example, an H.264 compliant encoder). The filter coefficient may be selected so as to minimize the Lagrangian cost (encoding cost: J = D + λR) of the weighted sum of the encoding distortion D and the code amount R. Here, λ is a parameter for adjusting the weight of the coding distortion D and the code amount R, and is given from the outside.

〔ii〕“フィルタ係数の決定(その2)”
“フィルタ係数の決定(その1)”では、フィルタ係数Wi =(ωi 〔−Δ〕, .... ,ωi 〔Δ〕)を用いた式(3)で示されるフィルタリングを行うことによりダウンサンプリング後のフレームを得るようにしたが、“フィルタ係数の決定(その2)”では、下記の式(9)で示されるフィルタリングを行うことによりダウンサンプリング後のフレームを得るようにする。
[Ii] “Determination of filter coefficients (2)”
In “Determination of Filter Coefficient (Part 1)”, the filtering represented by Expression (3) using the filter coefficient W i = (ω i [−Δ],..., Ω i [Δ]) is performed. The frame after downsampling is obtained by the above, but in the “determination of filter coefficient (part 2)”, the frame after downsampling is obtained by performing the filtering represented by the following equation (9).

Figure 0005118087
Figure 0005118087

ここで、Σωi 〔j〕=1を満たすものとする。ただし、Σはj=−Δi 〜Δi についての総和である。また、Δi は各フレーム毎に外部から与えられるパラメータ(iに依存しないこともある)である。 Here, it is assumed that Σω i [j] = 1. However, (SIGMA ) is the sum total about j =-(DELTA ) i- ( DELTA) i . Δ i is a parameter given from the outside for each frame (may not depend on i).

式(3)との違いは、式(9)では、フィルタ処理の位置を補正するパラメータpi が加わった点である。このパラメータpi は、pi =0, 1, .... ,P−1の値をとる。なお、このpi の値については、0を中心として正負の値をとるように定義することも可能である。 The difference from Equation (3) is that in Equation (9), a parameter p i for correcting the position of the filter processing is added. This parameter p i takes the values p i = 0, 1,..., P−1. Note that the value of p i can also be defined to take a positive or negative value around 0.

通常、図17に示すように、ダウンサンプリング後のフレーム時間間隔が等間隔になるように実施される。これは、非等間隔の時間サンプリングでは、ジャーキネス(画質劣化)を発生させるという仮定に基づくものである。ダウンサンプリングの対象が低フレームレート映像信号の場合、この仮定は正しい。しかし、ダウンサンプリングの対象が高フレームレート映像信号の場合は、その限りではない。ダウンサンプリングの対象が高フレームレート映像信号の場合、フレームを厳密に等間隔に配置しなくても、等間隔の乖離が一定閾値以内であれば、視覚的には大きなジャーキネス(画質劣化)が発生しないからである。   Usually, as shown in FIG. 17, the frame time intervals after down-sampling are performed at equal intervals. This is based on the assumption that jerkiness (image quality degradation) occurs in non-uniformly spaced time sampling. This assumption is correct when the downsampling target is a low frame rate video signal. However, this is not the case when the object of downsampling is a high frame rate video signal. If the target of downsampling is a high frame rate video signal, even if the frames are not arranged at equal intervals, if the deviation of the equal intervals is within a certain threshold, visual jerkiness (image quality degradation) occurs. Because it does not.

そこで、“フィルタ係数の決定(その2)”では、フィルタ処理の位置を補正するパラメータpi を加えるようにしている。 Therefore, in “determination of filter coefficient (part 2)”, a parameter p i for correcting the position of the filter processing is added.

すなわち、フィルタ係数Wi =(ωi 〔−Δ〕, .... ,ωi 〔Δ〕)として取り得るフィルタ係数の集合として、N通りの係数Ψn ={ψn 〔−Δ〕, .... ,ψn 〔Δ〕}(n=0, .... ,N−1)を考え、さらに、これらのフィルタ係数を施す位置として、P通りの位置を選択可能とする。 That is, as a set of filter coefficients that can be taken as filter coefficients W i = (ω i [−Δ],..., Ω i [Δ]), N types of coefficients ψ n = {ψ n [−Δ], .., ψ n [Δ]} (n = 0,..., N−1), and P positions are selectable as positions where these filter coefficients are applied.

P=3について例示する図4に示すように、等間隔に設定される各フレーム位置では、このN×P通りの中から適切なフィルタ係数を選択するものとする。以下、フィルタ係数の選択方法について詳細に説明する。   As illustrated in FIG. 4 illustrating P = 3, an appropriate filter coefficient is selected from the N × P ways at each frame position set at equal intervals. Hereinafter, the filter coefficient selection method will be described in detail.

信号^f(x, iMδt , Wi , pi )をサイズSの区間B〔k〕(k=0, 1, .... ,K−1)に分割し、各区間B〔k〕(k=0, 1, .... ,K−1)を単位として動き補償(推定変移量di =(di 〔0〕, .... ,di 〔K−1〕)を行った場合、その区間内の動き補償後の予測誤差電力は下記の式(10)のように表現できる。 Signal ^ f (x, iMδ t, W i, p i) section B of the size S [k] is divided (k = 0, 1, .... , K-1) , each interval B [k] Motion compensation (estimated transition amount d i = (d i [0],..., D i [K−1]) is performed in units of (k = 0, 1,..., K−1). In this case, the prediction error power after motion compensation in the section can be expressed as the following equation (10).

Figure 0005118087
Figure 0005118087

ここで、式(10)では、1つ前のフィルタリングにより生成されたフレーム(参照フレームとなるフレーム)との間で動き補償後の予測誤差電力を求めるようにしている。   Here, in Equation (10), the prediction error power after motion compensation is obtained with respect to a frame (frame serving as a reference frame) generated by the previous filtering.

i , Wi-1 , pi , pi-1 が与えられた場合、この式(10)に従って、σi 2 〔Wi , Wi-1 , pi , pi-1 〕を最小化するように推定変移量d〔k〕(k=0, 1, .... ,K−1)を設定し、d〔k, Wi , Wi-1 , pi , pi-1 〕(k=0, 1, .... ,K−1)とおく。このとき、推定変移量d〔k〕の精度は外部から与えられるものとする(例:整数画素精度、1/2画素精度、1/4画素精度など)。 When W i , W i-1 , p i , and p i-1 are given, σ i 2 [W i , W i-1 , p i , p i-1 ] is minimized according to this equation (10). And the estimated displacement d [k] (k = 0, 1,..., K−1) is set so as to be converted into d [k, W i , W i−1 , p i , p i−1. ] (K = 0, 1,..., K−1). At this time, the accuracy of the estimated displacement d [k] is given from the outside (eg, integer pixel accuracy, 1/2 pixel accuracy, 1/4 pixel accuracy, etc.).

ここで、注意すべきは、Wi , pi の設定方法である。σi 2 〔Wi , Wi-1 , pi , pi-1 〕を最小化するようにWi , pi を設定したのでは、シーケンス全体での予測誤差電力
Σσi 2 〔Wi , Wi-1 , pi , pi-1
但し、Σはi=1〜(J/M−1)の総和で、Jはフレーム数
を最小化したことにはならない。なぜなら、Wi , pi の選択はσi 2 〔Wi , Wi-1 , pi , pi-1 〕にも影響を与えるからである。
What should be noted here is the setting method of W i and p i . If W i and p i are set so as to minimize σ i 2 [W i , W i-1 , p i , p i-1 ], the prediction error power Σσ i 2 [W i , W i-1 , p i , p i-1 ]
However, Σ is the sum of i = 1 to (J / M−1), and J does not mean that the number of frames is minimized. This is because the selection of W i , p i also affects σ i 2 [W i , W i-1 , p i , p i-1 ].

従って、求めるべきパラメータは、下記の式(11)を満たす2×(J/M)個のパラメータである。   Therefore, the parameters to be obtained are 2 × (J / M) parameters that satisfy the following expression (11).

Figure 0005118087
Figure 0005118087

各Wi を〜Ψに含まれるN通りの候補から選択を行い、さらに、各pi をP通りの候補から選択を行うため、2J/M個のパラメータ(W0 , .... ,WJ/M-1 , p0 , .... ,pJ/M-1 )の取り得る組み合わせは(PN)J/M 通りであり、この中から最適な組み合わせ(W* 0 , .... ,W* J/M-1 , p* 0 , .... ,p* J/M-1 )を総当たりで探索するのは、計算量的に困難である。 Since each W i is selected from N candidates included in ~ Ψ and each p i is selected from P candidates, 2J / M parameters (W 0 ,..., W J / M-1 , p 0 ,..., P J / M-1 ) are possible combinations (PN) J / M , and the optimum combination (W * 0 , ... , W * J / M−1 , p * 0 ,..., P * J / M−1 ) is intensively searched.

そこで、本発明では、σi 2 〔Wi , Wi-1 , pi , pi-1 〕が直前フレームの結果のみに依存することに着目し、以下のように最適解を算出する。 Therefore, in the present invention, paying attention to the fact that σ i 2 [W i , W i-1 , p i , p i-1 ] depends only on the result of the immediately preceding frame, the optimal solution is calculated as follows.

まず、Wi として取り得る全てのフィルタ係数集合〜Ψおよびpi として取り得るパラメータ集合(pi =0, 1, .... ,P−1)に対して、最適なWi-1 , .... ,W0 , pi-1 , .... ,p0 を用いた場合のΣσi 2 〔Wi , Wi-1 , pi , pi-1 〕(但し、Σはi=1〜iの総和)をSi (Wi , pi )として定義する。 First, the parameter set can take as all filter coefficient set ~Ψ and p i which can take as W i (p i = 0, 1, ...., P-1) with respect to the optimal W i-1, ...., W 0, p i- 1, ...., Σσ i 2 in the case of using p 0 [W i, W i-1, p i, p i-1 ] (where, sigma is i = 1 to i ) is defined as S i (W i , p i ).

ここで、σi 2 〔Wi , Wi-1 , pi , pi-1 〕が直前フレームの結果のみに依存することに着目すると、Si (Wi , pi )はSi-1 (Wi-1 , pi-1 )を用いて、図5に示すように、下記の式(12)のように表される。なお、i=1, .... ,(J/M−1)である。 Here, focusing on the fact that σ i 2 [W i , W i−1 , p i , p i−1 ] depends only on the result of the immediately preceding frame, S i (W i , p i ) becomes S i−. Using 1 (W i-1 , p i-1 ), as shown in FIG. Note that i = 1,..., (J / M−1).

Figure 0005118087
Figure 0005118087

このとき算出したSi (Wi , pi )をメモリに格納しておき、Si+1 (Wi+1 , pi+1 )の計算で用いるものとする。さらに、この式(12)の最小値を与えるWi-1 、pi-1 を、図5中に示すように、それぞれ^Wi-1 (Wi , pi )、^pi-1 (Wi , pi )とおく。この^Wi-1 (Wi , pi )および^pi-1 (Wi , pi )(Wi =Ψ0 , .... ,ΨN-1 , pi =0, 1, .... ,P−1)についても、全てメモリに格納しておくものとする。 S i (W i , p i ) calculated at this time is stored in a memory and used in the calculation of S i + 1 (W i + 1 , p i + 1 ). Further, as shown in FIG. 5, W i-1 and p i-1 that give the minimum value of the equation (12) are represented as ^ W i-1 (W i , p i ) and ^ p i-1, respectively. Let (W i , p i ). ^ W i-1 (W i , p i ) and ^ p i-1 (W i , p i ) (W i = Ψ 0 ,..., Ψ N−1 , p i = 0, 1, .., P-1) are all stored in the memory.

式(11)の最小化問題は、下記の式(13)のように表せる。   The minimization problem of Equation (11) can be expressed as Equation (13) below.

Figure 0005118087
Figure 0005118087

この式(13)を最小化するWJ/M-1 、pJ/M-1 を、それぞれW* J/M-1 、p* J/M-1 とおくと、このW* J/M-1 およびp* J/M-1 は下記の式(14)で表せる。 When W J / M-1 and p J / M-1 that minimize the equation (13) are set as W * J / M-1 and p * J / M-1 , respectively, this W * J / M -1 and p * J / M-1 can be expressed by the following formula (14).

Figure 0005118087
Figure 0005118087

* J/M-1 、p* J/M-1 に対する最適解は、^WJ/M-2 (WJ/M-1 , pJ/M-1 )、^pJ/M-2 (WJ/M-1 , pJ/M-1 )としてメモリに格納されているので、その値を参照し、W* J/M-2 =^WJ/M-2 (WJ/M-1 , pJ/M-1 )、p* J/M-2 =^pJ/M-2 (WJ/M-1 , pJ/M-1 )とする。 The optimal solutions for W * J / M-1 and p * J / M-1 are ^ W J / M-2 (W J / M-1 , p J / M-1 ), ^ p J / M-2 Since it is stored in the memory as (W J / M-1 , p J / M-1 ), W * J / M-2 = ^ W J / M-2 (W J / M −1 , p J / M−1 ), p * J / M−2 = ^ p J / M−2 (W J / M−1 , p J / M−1 ).

以下、同様の参照処理を、
* J/M-3 =^WJ/M-3 (WJ/M-2 , pJ/M-2
* J/M-3 =^pJ/M-3 (WJ/M-2 , pJ/M-2
・・・・・
* 0 =^W0 (W1 , p1
* 0 =^p0 (W1 , p1
として繰り返す。
Hereafter, the same reference process is
W * J / M-3 = ^ W J / M-3 (W J / M-2 , p J / M-2 )
p * J / M-3 = ^ p J / M-3 (W J / M-2 , p J / M-2 )
...
W * 0 = ^ W 0 ( W 1, p 1)
p * 0 = ^ p 0 ( W 1, p 1)
Repeat as.

このようにして、“フィルタ係数の決定(その2)”によれば、各フレーム位置iの近傍についてもフィルタ処理の対象と含めるようにする場合において、総当たりによる探索に依らずに、等間隔に設定される各フレーム位置iで用いるフィルタ係数の最適な組み合わせ(W* 0 , .... ,W* J/M-1 )とフィルタリング位置の最適な組み合わせ(p* 0 , .... ,p* J/M-1 )を求めることができるようになる。 In this way, according to “determination of filter coefficient (part 2)”, when the vicinity of each frame position i is also included in the filter processing target, it is equal intervals without depending on the brute force search. The optimal combination of filter coefficients (W * 0 ,..., W * J / M-1 ) and the optimal combination of filtering positions (p * 0 ,. , p * J / M-1 ).

以上の説明では、動き補償予測誤差電力を最小化するようにフィルタ係数の選択を行うことで説明したが、特定の符号化器(例えば、H.264準拠の符号化器)により符号化を行い、その符号化歪みDと符号量Rの加重和のラグランジェコスト(符号化コスト:J=D+λR)を最小化するようにフィルタ係数の選択を行うようにしてもよい。ここで、λは符号化歪みDと符号量Rの重みを調整するパラメータであり、外部から与えられることになる。   In the above description, the filter coefficient is selected so as to minimize the motion compensation prediction error power, but the encoding is performed by a specific encoder (for example, an H.264 compliant encoder). The filter coefficient may be selected so as to minimize the Lagrangian cost (encoding cost: J = D + λR) of the weighted sum of the encoding distortion D and the code amount R. Here, λ is a parameter for adjusting the weight of the coding distortion D and the code amount R, and is given from the outside.

〔2〕本発明の構成
次に、本発明の構成について説明する。
[2] Configuration of the Present Invention Next, the configuration of the present invention will be described.

本発明のフレームレート変換装置は、等間隔のフレーム位置において、予め用意するフィルタ係数集合の中からフィルタ係数を選択し、高フレームレート映像信号の複数フレームをそのフィルタ係数を用いてフィルタリングすることでダウンサンプリングを実行するものであり、そのことを実行するために、(1)等間隔のフレーム位置において、各フィルタ係数を用いる場合に生成される複数フレームのそれぞれについて、規定数前のフレーム位置において生成される複数フレームのそれぞれとの間で、ダウンサンプリングにより生成される低フレームレート映像信号の符号化効率を示す値を算出し、それに基づいて、先頭のフレーム位置からの符号化効率表示値の総和を最小化するつながりを持つフレームの生成に用いられるフィルタ係数を特定することを、先頭のフレーム位置から最終のフレーム位置に向けて繰り返し実行する実行手段と、(2)実行手段による繰り返しの実行を終えたフレーム位置において生成される複数フレームの中から、符号化効率表示値の総和の最小値を持つフレームを検出することで、その総和の最小値を持つフレームの生成に用いられるフィルタ係数を検出する検出手段と、(3)検出手段の検出したフィルタ係数を起点として実行手段の特定したフィルタ係数を辿ることで、各フレーム位置で用いるフィルタ係数を選択する選択手段とを備えるように構成する。   The frame rate conversion apparatus of the present invention selects filter coefficients from a set of filter coefficients prepared in advance at equally spaced frame positions, and filters a plurality of frames of a high frame rate video signal using the filter coefficients. In order to execute the downsampling, (1) at a frame position that is a predetermined number before each of a plurality of frames generated when each filter coefficient is used at the frame positions at equal intervals. A value indicating the coding efficiency of the low frame rate video signal generated by downsampling between each of the generated multiple frames is calculated, and based on the value, the coding efficiency display value from the first frame position is calculated. Filterer used to generate frames with connections that minimize the sum And (2) a code from a plurality of frames generated at a frame position at which the execution by the execution unit is completed. Detecting means for detecting a filter coefficient used for generating a frame having the minimum value of the total sum by detecting a frame having the minimum value of the sum of the display efficiency display values, and (3) a filter coefficient detected by the detecting means And selecting means for selecting a filter coefficient to be used at each frame position by tracing the filter coefficient specified by the execution means from the starting point.

ここで、実行手段は、具体的には、算出した符号化効率表示値とその算出対象となった規定数前のフレーム位置にあるフレームの持つ符号化効率表示値の総和との加算値を求めて、それらの中の最小値を特定することで、先頭のフレーム位置からの符号化効率表示値の総和を最小化するつながりを持つフレームの生成に用いられるその規定数前のフレーム位置におけるフィルタ係数を特定するとともに、その加算値をその特定元のフレームの持つ符号化効率表示値の総和として設定するように処理する。   Here, specifically, the execution means obtains an addition value of the calculated encoding efficiency display value and the sum of the encoding efficiency display values of the frames at the frame position before the specified number as the calculation target. By specifying the minimum value among them, the filter coefficient at the frame position before the specified number used to generate a frame having a connection that minimizes the sum of the encoding efficiency display values from the head frame position. And the added value is set as the sum of the encoding efficiency display values of the original frame.

この構成を採るときに、等間隔のフレーム位置を補正する位置補正用パラメータを設定する設定手段を備えることがあり、この場合には、実行手段は、位置補正用パラメータにより補正されるフレーム位置において生成される複数フレームについても、等間隔のフレーム位置において生成されるフレームに含める形で処理を実行する。   When this configuration is adopted, there may be provided setting means for setting position correction parameters for correcting the frame positions at equal intervals. In this case, the execution means at the frame position corrected by the position correction parameters. The processing is executed in such a manner that a plurality of generated frames are included in frames generated at equally spaced frame positions.

また、実行手段は、符号化効率表示値として、動き補償予測誤差電力を算出したり、所定の符号化器を用いて符号化する場合に得られる符号化コストを算出することがある。   Further, the execution means may calculate the motion compensation prediction error power as the coding efficiency display value or the coding cost obtained when coding using a predetermined encoder.

以上の各処理手段が動作することで実現される本発明のフレームレート変換方法はコンピュータプログラムでも実現できるものであり、このコンピュータプログラムは、適当なコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して提供されたり、ネットワークを介して提供され、本発明を実施する際にインストールされてCPUなどの制御手段上で動作することにより本発明を実現することになる。   The frame rate conversion method of the present invention realized by the operation of each of the above processing means can also be realized by a computer program. This computer program can be provided by being recorded on an appropriate computer-readable recording medium. The present invention is realized by being provided via a network, installed when the present invention is implemented, and operating on a control means such as a CPU.

このように構成される本発明のフレームレート変換装置において、実行手段が、低フレームレート映像信号の符号化処理に合わせて、1つ前のフレーム位置において生成される複数フレームのそれぞれとの間で、ダウンサンプリングにより生成される低フレームレート映像信号の符号化効率を示す値を算出するという構成を採る場合には、実行手段によるフィルタ係数の特定処理のためのパスが1つとなって、実行手段による繰り返しの実行の終了が最終のフレーム位置のみとなるので、本発明のフレームレート変換装置は以下のように構成されることになる。   In the frame rate conversion apparatus according to the present invention configured as described above, the execution unit performs the processing between each of the plurality of frames generated at the previous frame position in accordance with the encoding process of the low frame rate video signal. In the case of adopting a configuration for calculating a value indicating the encoding efficiency of the low frame rate video signal generated by downsampling, the execution means has one path for the filter coefficient specifying process, and the execution means Since the end of the execution of repetition is only the final frame position, the frame rate conversion apparatus of the present invention is configured as follows.

すなわち、本発明のフレームレート変換装置は、等間隔のフレーム位置において、予め用意するフィルタ係数集合の中からフィルタ係数を選択し、高フレームレート映像信号の複数フレームをそのフィルタ係数を用いてフィルタリングすることでダウンサンプリングを実行するものであり、そのことを実行するために、(1)等間隔のフレーム位置において、各フィルタ係数を用いる場合に生成される複数フレームのそれぞれについて、1つ前のフレーム位置において生成される複数フレームのそれぞれとの間で、ダウンサンプリングにより生成される低フレームレート映像信号の符号化効率を示す値を算出し、それに基づいて、先頭のフレーム位置からの符号化効率表示値の総和を最小化するつながりを持つフレームの生成に用いられる1つ前のフレーム位置におけるフィルタ係数を特定することを、最終のフレーム位置まで繰り返し実行する実行手段と、(2)最終のフレーム位置において生成される複数フレームの中から、符号化効率表示値の総和の最小値を持つフレームを検出することで、その総和の最小値を持つフレームの生成に用いられるフィルタ係数を検出する検出手段と、(3)検出手段の検出したフィルタ係数を起点として実行手段の特定したフィルタ係数を辿ることで、各フレーム位置で用いるフィルタ係数を選択する選択手段とを備えるように構成する。   That is, the frame rate conversion apparatus of the present invention selects a filter coefficient from a set of filter coefficients prepared in advance at equally spaced frame positions, and filters a plurality of frames of a high frame rate video signal using the filter coefficient. In order to perform this, (1) one frame before each of a plurality of frames generated when each filter coefficient is used at equally spaced frame positions. A value indicating the coding efficiency of the low frame rate video signal generated by downsampling is calculated with each of the plurality of frames generated at the position, and the coding efficiency display from the head frame position is calculated based on the calculated value. Used to generate a frame with a connection that minimizes the sum of values An execution means for repeatedly executing the filter coefficient at the previous frame position until the final frame position; and (2) the sum of the encoding efficiency display values from a plurality of frames generated at the final frame position. Detecting means for detecting a filter coefficient used to generate a frame having the minimum value of the sum by detecting a frame having the minimum value; and (3) specifying an execution means starting from the filter coefficient detected by the detecting means. By selecting the filter coefficient to be used at each frame position by tracing the above-described filter coefficient, a selection means for selecting the filter coefficient is provided.

本発明では、高フレームレート映像信号のフレームをフィルタリングに基づくダウンサンプリングにより低フレームレート映像信号へとフレームレート変換を実行するときに、ダウンサンプリング後の低フレームレート映像信号の全シーケンスに対する符号化効率を考慮した形で、そのフレームレート変換処理を実行する。   In the present invention, when frame rate conversion is performed on a frame of a high frame rate video signal to a low frame rate video signal by downsampling based on filtering, the encoding efficiency for the entire sequence of the low frame rate video signal after downsampling is performed. The frame rate conversion process is executed in consideration of the above.

これから、本発明によれば、高フレームレート映像信号に対してのフィルタリングに基づくダウンサンプリングにより得られた所望のフレームレートの映像信号を符号化する場合に、均等フレーム間隔の間引きにより得られた映像信号よりも符号量を低く抑えることができるようになるとともに、全シーケンスに対する符号化効率を考慮しないで行う非等のフレーム間隔の間引きにより得られた映像信号よりも符号量を低く抑えることができるようになる。   Thus, according to the present invention, when a video signal having a desired frame rate obtained by down-sampling based on filtering for a high frame rate video signal is encoded, the video obtained by thinning out even frame intervals. The amount of code can be kept lower than that of the signal, and the amount of code can be kept lower than that of the video signal obtained by thinning out unequal frame intervals without considering the coding efficiency for all sequences. It becomes like this.

そして、本発明によれば、高フレームレート映像信号のフレームをフィルタリングに基づくダウンサンプリングにより低フレームレート映像信号へと変換することから、時間方向のエイリアシングに起因する画質劣化を防止することができるようになる。   According to the present invention, since the frame of the high frame rate video signal is converted into the low frame rate video signal by downsampling based on filtering, it is possible to prevent image quality deterioration due to temporal aliasing. become.

フィルタリングに基づくフレームレート変換処理の説明図である。It is explanatory drawing of the frame rate conversion process based on filtering. フィルタ係数の選択処理の説明図である。It is explanatory drawing of the selection process of a filter coefficient. 本発明で算出するSi (Wi )の算出処理の説明図である。It is explanatory drawing of the calculation process of S i (W i ) calculated in the present invention. フィルタ処理の位置を補正するパラメータの説明図である。It is explanatory drawing of the parameter which correct | amends the position of a filter process. 本発明で算出するSi (Wi , pi )の算出処理の説明図である。It is explanatory drawing of the calculation process of S i (W i , p i ) calculated in the present invention. 本発明のフレームレート変換装置の装置構成図である。It is an apparatus block diagram of the frame rate conversion apparatus of this invention. フィルタ係数記憶部のデータ構造の説明図である。It is explanatory drawing of the data structure of a filter coefficient memory | storage part. 本発明のフレームレート変換装置の装置構成図である。It is an apparatus block diagram of the frame rate conversion apparatus of this invention. 本発明のフレームレート変換装置の装置構成図である。It is an apparatus block diagram of the frame rate conversion apparatus of this invention. ダウンサンプリング実行部の実行するフローチャートである。It is a flowchart which a downsampling execution part performs. ダウンサンプリング実行部の実行するフローチャートである。It is a flowchart which a downsampling execution part performs. ダウンサンプリング実行部の実行するフローチャートである。It is a flowchart which a downsampling execution part performs. ダウンサンプリング実行部の実行するフローチャートである。It is a flowchart which a downsampling execution part performs. ダウンサンプリング実行部の実行するフローチャートである。It is a flowchart which a downsampling execution part performs. ダウンサンプリング実行部の実行するフローチャートである。It is a flowchart which a downsampling execution part performs. 本発明の有効性を検証するために行った実験結果の説明図である。It is explanatory drawing of the experimental result performed in order to verify the effectiveness of this invention. 従来技術によるフレームレート変換処理の説明図である。It is explanatory drawing of the frame rate conversion process by a prior art.

以下、実施の形態に従って本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail according to embodiments.

図6に、本発明のフレームレート変換装置1の装置構成の一例を図示する。   FIG. 6 shows an example of the device configuration of the frame rate conversion device 1 of the present invention.

この図に示すように、本発明のフレームレート変換装置1は、フレームレート変換処理の対象となる高フレームレート映像信号を格納する高フレームレート映像ファイル10と、フレームレート変換処理された低フレームレート映像信号を格納する低フレームレート映像ファイル11と、高フレームレート映像信号から低フレームレート映像信号へのフィルタリングに基づくフレームレート変換処理を実行するフレームレートダウンサンプリング部12とを備える。   As shown in this figure, the frame rate conversion apparatus 1 of the present invention includes a high frame rate video file 10 storing a high frame rate video signal to be subjected to frame rate conversion processing, and a low frame rate subjected to frame rate conversion processing. A low frame rate video file 11 that stores a video signal, and a frame rate downsampling unit 12 that executes a frame rate conversion process based on filtering from a high frame rate video signal to a low frame rate video signal.

このフレームレートダウンサンプリング部12は、動き推定部1200を備えて、動き補償予測誤差電力を算出する動き補償予測誤差算出部120と、フィルタ係数の集合を記憶するフィルタ係数記憶部121と、動き補償予測誤差算出部120の算出する動き補償予測誤差電力を評価値として用いて、フィルタ係数記憶部121の記憶するフィルタ係数集合の中から最適なフィルタ係数を選択して、その選択したフィルタ係数を使って高フレームレート映像信号の複数フレームに対してフィルタリング処理を施すことでフレームレートダウンサンプリング処理を実行するダウンサンプリング実行部122と、ダウンサンプリング実行部122の作業用データを記憶する作業用メモリ123とを備える。   The frame rate downsampling unit 12 includes a motion estimation unit 1200, a motion compensation prediction error calculation unit 120 that calculates motion compensation prediction error power, a filter coefficient storage unit 121 that stores a set of filter coefficients, and a motion compensation Using the motion compensation prediction error power calculated by the prediction error calculation unit 120 as an evaluation value, an optimum filter coefficient is selected from the set of filter coefficients stored in the filter coefficient storage unit 121, and the selected filter coefficient is used. A downsampling execution unit 122 that executes frame rate downsampling processing by performing filtering processing on a plurality of frames of a high frame rate video signal, and a work memory 123 that stores work data of the downsampling execution unit 122; Is provided.

ここで、フィルタ係数記憶部121は、フィルタリング処理が2Δ+1枚のフレームに対して施される場合には、図7に示すようなデータ構造に従って、ダウンサンプリング実行部122の用いるフィルタ係数の集合を記憶することになる。   Here, when the filtering process is performed on 2Δ + 1 frames, the filter coefficient storage unit 121 stores a set of filter coefficients used by the downsampling execution unit 122 according to the data structure shown in FIG. Will do.

ダウンサンプリング実行部122の実行するフレーム選択処理の説明に入る前に、動き補償予測誤差算出部120の備える動き推定部1200の処理について説明する。   Before describing the frame selection process performed by the downsampling execution unit 122, the process of the motion estimation unit 1200 included in the motion compensation prediction error calculation unit 120 will be described.

動き推定部1200は、予測対象フレームと参照フレームとを入力として、下記に示す処理を実行することで、予測対象フレーム内のブロック毎の動きベクトルd〔k〕、すなわち、式(4)や式(10)におけるd〔k〕(k=0, 1, .... ,K−1)を推定する処理を行う。ここで、kはブロックを同定するインデックスである。   The motion estimator 1200 receives the prediction target frame and the reference frame as input, and executes the processing shown below, so that the motion vector d [k] for each block in the prediction target frame, that is, Expression (4) or Expression Processing for estimating d [k] (k = 0, 1,..., K−1) in (10) is performed. Here, k is an index for identifying a block.

処理:・式(4)や式(10)のΣ{x∈B〔k〕}の項(第kブロックの予測誤差和 )を最小化する動きベクトルd〔k〕を求める
・動きベクトルは、予め与えられた探索範囲−D≦d〔k〕≦D−1内の値から 選択される
・選択の方法は、探索範囲内の全ての候補ベクトルに対して、その候補ベクトル を用いた場合の予測誤差和を算出し、その予測誤差和を最小化するベクトルを d〔k〕とすることで行う
動き補償予測誤差算出部120は、動き推定部1200の推定したベクトルd〔k〕を使い、式(4)や式(10)に基づいて、予測対象フレームと参照フレームとの間の動き補償予測誤差電力を算出する。
Processing: Obtains a motion vector d [k] that minimizes the term of Σ {xεB [k]} (prediction error sum of k-th block) in Equation (4) and Equation (10). It is selected from the values in the search range -D ≦ d [k] ≦ D−1 given in advance. The selection method is the case where the candidate vectors are used for all candidate vectors in the search range. The motion compensation prediction error calculation unit 120 calculates a prediction error sum and sets d [k] as a vector that minimizes the prediction error sum. The motion compensation prediction error calculation unit 120 uses the vector d [k] estimated by the motion estimation unit 1200, Based on Expression (4) and Expression (10), motion compensation prediction error power between the prediction target frame and the reference frame is calculated.

〔1〕第1の実施形態例
次に、第1の実施形態例について説明する。
[1] First Embodiment Next, a first embodiment will be described.

〔1−1〕ダウンサンプリング実行部122の装置構成
図8に、第1の実施形態例を実現すべく構成されるダウンサンプリング実行部122の装置構成の一例を図示する。ここで、以下に説明するダウンサンプリング実行部122の処理では、フィルタリングに用いるフィルタ係数の選択基準として、動き補償予測誤差誤差電力を用いる場合を示す。
[1-1] Device Configuration of Downsampling Execution Unit 122 FIG. 8 illustrates an example of the device configuration of the downsampling execution unit 122 configured to realize the first embodiment. Here, in the processing of the downsampling execution unit 122 described below, a case where motion compensation prediction error error power is used as a selection criterion for a filter coefficient used for filtering is shown.

ダウンサンプリング実行部122は、フィルタリングに基づくフレームレートダウンサンプリング処理を実行するものであり、第1の実施形態例に従う場合には、この図8に示すように、入力部1220と、処理フレーム位置選択部1221と、処理フィルタ係数選択部1222と、参照フィルタ係数決定部1223と、全フレーム位置終了判定部1224と、累積予測誤差最小化最終フィルタ係数検出部1225と、決定参照フィルタ係数追跡部1226と、フィルタリング実行部1227とを備える。   The downsampling execution unit 122 executes frame rate downsampling processing based on filtering. When the first embodiment is followed, as shown in FIG. 8, the downsampling execution unit 122 selects a processing frame position. Unit 1221, processing filter coefficient selection unit 1222, reference filter coefficient determination unit 1223, all frame position end determination unit 1224, cumulative prediction error minimized final filter coefficient detection unit 1225, and determined reference filter coefficient tracking unit 1226 A filtering execution unit 1227.

この入力部1220は、高フレームレート映像信号のフレーム数Jと、高フレームレート映像信号のフレーム間隔δt と、ダウンサンプリング比Mとを読み込む。 The input unit 1220 reads the frame number J of high frame rate video signal, the frame interval [delta] t of the high frame rate video signal, and a down-sampling ratio M.

処理フレーム位置選択部1221は、ダウンサンプリング比Mとフレーム間隔δt とに基づく等間隔のダウンサンプリングにより規定されるダウンサンプリングフレーム位置(以下、フレーム位置と略記する)を選択対象として、先頭のフレーム位置の1つ後のフレーム位置を起点にして、最終のフレーム位置までのフレーム位置を順次、処理フレーム位置として選択する。 Processing frame position selecting unit 1221, down-sampling frame position defined by the equidistant downsampling based on the downsampling ratios M and frame interval [delta] t (hereinafter, abbreviated as frame position) as selection, top frame The frame position up to the final frame position is sequentially selected as the processing frame position starting from the frame position immediately after the position.

処理フィルタ係数選択部1222は、フィルタ係数記憶部121に記憶されるフィルタ係数集合の中からフィルタ係数を順次選択して、その選択したフィルタ係数を使って、処理フレーム位置選択部1221の選択した処理フレーム位置の近傍に位置するフレームをフィルタリングすることで処理フレームを生成する。   The processing filter coefficient selection unit 1222 sequentially selects filter coefficients from the filter coefficient set stored in the filter coefficient storage unit 121, and uses the selected filter coefficients to select the processing selected by the processing frame position selection unit 1221. A processing frame is generated by filtering a frame located in the vicinity of the frame position.

参照フィルタ係数決定部1223は、処理フィルタ係数選択部1222の生成した処理フレームと、1つ前のフレーム位置において各フィルタ係数の選択に対応付けて生成された参照フレームのそれぞれとの間で動き補償予測誤差電力を算出し、その算出した動き補償予測誤差電力とその算出対象となった参照フレームの持つ動き補償予測誤差電力の総和との加算値を求めて(累積予測誤差算出機能)、それらの中の最小値を特定することで(最小累積予測誤差特定機能)、先頭のフレーム位置からの動き補償予測誤差電力の総和を最小化するつながりを持つ参照フレームを特定して、その特定した参照フレームの生成に用いられたフィルタ係数を、処理フィルタ係数選択部1222の選択したフィルタ係数にとっての最適なフィルタ係数(参照フィルタ係数)として決定する。   The reference filter coefficient determination unit 1223 performs motion compensation between the processing frame generated by the processing filter coefficient selection unit 1222 and each reference frame generated in association with selection of each filter coefficient at the previous frame position. Calculate the prediction error power, obtain the sum of the calculated motion compensation prediction error power and the sum of the motion compensation prediction error power of the reference frame that is the calculation target (cumulative prediction error calculation function), By specifying the minimum value (minimum cumulative prediction error specifying function), a reference frame having a connection that minimizes the sum of motion compensation prediction error power from the head frame position is specified, and the specified reference frame The filter coefficient used for the generation of the filter coefficient selected for the filter coefficient selected by the processing filter coefficient selection unit 1222 ( Is determined as the irradiation filter coefficient).

全フレーム位置終了判定部1224は、最終のフレーム位置までの全フレーム位置について処理を行ったのか否かを判定して、全フレーム位置について処理を行っていないことを判定するときには、処理フレーム位置選択部1221に対して次のフレーム位置を選択するように指示し、全フレーム位置について処理を行ったことを判定するときには、累積予測誤差最小化最終フィルタ係数検出部1225に対して処理の実行を指示する。   The all frame position end determination unit 1224 determines whether or not processing has been performed for all frame positions up to the final frame position, and determines that processing has not been performed for all frame positions. When instructing the unit 1221 to select the next frame position and determining that all the frame positions have been processed, the cumulative prediction error minimizing final filter coefficient detecting unit 1225 is instructed to execute the process. To do.

累積予測誤差最小化最終フィルタ係数検出部1225は、最終のフレーム位置において算出された動き補償予測誤差電力の総和(参照フィルタ係数決定部1223が算出したもの)について、それらの中の最小値を持つフレームを検出することで、先頭のフレーム位置からの動き補償予測誤差電力の総和を最小化する最終フレームを特定して、その特定した最終フレームの生成に用いられたフィルタ係数を最終のフレーム位置における最適なフィルタ係数(最終フィルタ係数)として検出する。   The cumulative prediction error minimizing final filter coefficient detection unit 1225 has a minimum value among the sums of motion compensation prediction error powers calculated at the final frame position (calculated by the reference filter coefficient determination unit 1223). By detecting the frame, the final frame that minimizes the sum of motion compensation prediction error power from the head frame position is identified, and the filter coefficient used to generate the identified final frame is determined at the final frame position. It is detected as the optimum filter coefficient (final filter coefficient).

決定参照フィルタ係数追跡部1226は、累積予測誤差最小化最終フィルタ係数検出部1225の検出した最終フィルタ係数を起点として、参照フィルタ係数決定部1223の決定した参照フィルタ係数を辿ることで、等間隔のダウンサンプリングにより規定されるフレーム位置のそれぞれについての最適な参照フィルタ係数を抽出する。   The determined reference filter coefficient tracking unit 1226 traces the reference filter coefficient determined by the reference filter coefficient determination unit 1223 from the final filter coefficient detected by the cumulative prediction error minimized final filter coefficient detection unit 1225 as a starting point. Extract the optimal reference filter coefficients for each frame position defined by downsampling.

フィルタリング実行部1227は、累積予測誤差最小化最終フィルタ係数検出部1225の検出した最終フィルタ係数と、決定参照フィルタ係数追跡部1226の抽出した参照フィルタ係数とを用いてフィルタリング処理を実行することで高フレームレート映像信号から低フレームレート映像信号へのフレームレート変換処理を実行する。   The filtering execution unit 1227 executes the filtering process using the final filter coefficient detected by the cumulative prediction error minimizing final filter coefficient detection unit 1225 and the reference filter coefficient extracted by the determined reference filter coefficient tracking unit 1226, thereby increasing the filtering process. A frame rate conversion process from a frame rate video signal to a low frame rate video signal is executed.

〔1−2〕ダウンサンプリング実行部122の実行する処理
下記に、このように構成されるダウンサンプリング実行部122の実行するフレームレートダウンサンプリング処理の流れを示す。
[1-2] Process Performed by Downsampling Execution Unit 122 The flow of the frame rate downsampling process performed by the downsampling execution unit 122 configured as described above is shown below.

1.撮影された映像信号(フレームレート変換処理の対象となる高フレームレート映像 信号)、そのフレーム数J、そのフレームレート(フレーム間隔δt を算出するた めに用いる)を読み込む
2.ダウンサンプリング比Mを読み込む
3.i=1, .... ,J/M−1について以下の処理を行う
4. Wi =Ψ0 , .... ,ΨN-1 について以下の処理を行う
5. Wi-1 =Ψ0 , .... ,ΨN-1 について以下の処理を行う
6. 参照フレームを^f(x−di 〔k〕, (i−1)Mδt , Wi-1 )とする 場合の^f(x, iMδt , Wi )に対する動き補償予測誤差電力(式(4 ))を最小化する動きベクトルを求める。動きベクトルの求め方は外部から与 えられる。例えば、探索範囲内の候補をしらみつぶしにあたる全探索法を用 いる。求めた動きベクトルを用いた場合の動き補償予測誤差電力をσi 2 〔 Wi , Wi-1 〕に格納する
7. σi 2 〔Wi , Wi-1 〕+Si-1 (Wi-1 )の値を算出する
(ただし、i=1の場合には、σ1 2 〔W1 , W0 〕の値を算出する)
8. σi 2 〔Wi , Wi-1 〕+Si-1 (Wi-1 )(Wi-1 =Ψ0 , .... ,ΨN-1 ) の中での最小値をSi (Wi )に格納する
(ただし、i=1の場合には、σ1 2 〔W1 , W0 〕(W0 =Ψ0 , .... , ΨN-1 )の中での最小値をS1 (W1 )に格納する)
9. Si (Wi )を与えるWi-1 を^Wi-1 (Wi )に格納する
10.SJ/M-1 (WJ/M-1 )を最小化するWJ/M-1 をW* J/M-1 に格納する
11.i=J/M−2, .... ,1について以下の処理を行う
12. W* i-1 =^Wi-1 (Wi )を読み出す
13.ダウンサンプリング後の第iフレームとして、^f(x, iMδt , W* i
(x=0, .... ,X−1)を格納する。
1. Captured image signal (high frame rate video signal subject frame rate conversion process), reads the number of frames J, the frame rate (used in order to calculate the frame interval [delta] t) 2. 2. Read downsampling ratio M. The following processing is performed for i = 1,..., J / M-1. 4. Perform the following processing for W i = Ψ 0 ,..., Ψ N−1 W i-1 = Ψ 0, ...., Ψ N-1 6 to perform the following processing on. The reference frame ^ f (x-d i [k], (i-1) Mδ t , W i-1) to when ^ f (x, iMδ t, W i) for the motion compensated prediction error power (formula A motion vector that minimizes (4)) is obtained. The method of obtaining the motion vector is given from the outside. For example, a full search method is used that squeezes candidates within the search range. 6. Store motion-compensated prediction error power in the case of using the obtained motion vector in σ i 2 [W i , W i-1 ]. The value of σ i 2 [W i , W i-1 ] + S i-1 (W i-1 ) is calculated.
(However, when i = 1, the value of σ 1 2 [W 1 , W 0 ] is calculated.)
8). sigma i 2 [W i, W i-1] + S i-1 (W i -1) (W i-1 = Ψ 0, ...., Ψ N-1) the minimum value among the S i Store in (W i )
(However, when i = 1, the minimum value in σ 1 2 [W 1 , W 0 ] (W 0 = Ψ 0 ,..., Ψ N−1 ) is set to S 1 (W 1 )
9. Store W i-1 giving S i (W i ) in ^ W i-1 (W i ).
Ten. Storing S J / M-1 a (W J / M-1) to W J / M-1 to minimize the W * J / M-1
11. i = J / M-2,...
12. W * i-1 = ^ W i-1 (W i ) is read
13. As the i-th frame after the down-sampling, ^ f (x, iMδ t , W * i)
(X = 0,..., X−1) are stored.

このようにして、ダウンサンプリング実行部122は、まず最初に、予め用意した各フィルタ係数のそれぞれを使って、等間隔のダウンサンプリングにより規定されるフレーム位置の近傍に位置するフレームをフィルタリングすることでフレームを生成して、図3に示すように、その生成したフレームのそれぞれについて、1つ前のフレーム位置において各フィルタ係数の選択に対応付けて同様に生成したフレームのそれぞれとの間で動き補償予測誤差電力を算出し、その算出した動き補償予測誤差電力とその算出対象となった参照フレームの持つ動き補償予測誤差電力の総和との加算値を求めて、それらの中の最小値を特定することで、1つ前のフレーム位置における最適なフィルタ係数を求めるという処理を、最終のフレーム位置まで繰り返して実行し、
続いて、最終のフレーム位置において算出した動き補償予測誤差電力の総和について、それらの中の最小値を持つフレームを検出することで、最終のフレーム位置における最適なフィルタ係数を検出して、その検出したフィルタ係数を起点として先に特定したフィルタ係数を先頭のフレーム位置に向けて辿ることで、等間隔のダウンサンプリングにより規定されるフレーム位置のそれぞれについて最適なフィルタ係数を抽出し、
最後に、それらの抽出した最適なフィルタ係数を用いて各フレーム位置においてフィルタリングを実行することで、高フレームレート映像信号から低フレームレート映像信号へのフレームレート変換処理を実行するのである。
In this way, the downsampling execution unit 122 first filters each frame located in the vicinity of the frame position defined by the equally spaced downsampling using each of the filter coefficients prepared in advance. As shown in FIG. 3, motion compensation is performed between each of the generated frames and each of the similarly generated frames corresponding to the selection of each filter coefficient at the previous frame position. Calculate the prediction error power, determine the sum of the calculated motion compensation prediction error power and the sum of the motion compensation prediction error power of the reference frame that is the calculation target, and specify the minimum value among them Thus, the process of obtaining the optimum filter coefficient at the previous frame position is repeated until the final frame position. It returns to run,
Subsequently, the optimum filter coefficient at the final frame position is detected by detecting the frame having the minimum value among the motion compensation prediction error powers calculated at the final frame position, and the detection is performed. The optimal filter coefficient is extracted for each of the frame positions defined by equally spaced down-sampling by tracing the previously specified filter coefficient toward the top frame position with the filter coefficient as a starting point,
Finally, the frame rate conversion process from the high frame rate video signal to the low frame rate video signal is executed by performing filtering at each frame position using the extracted optimum filter coefficients.

ここで、ダウンサンプリング実行部122は、低フレームレート映像信号の符号化処理に合わせて、1つ前のフレーム位置との間ではなくて、それよりも前の規定数前のフレーム位置との間で動き補償予測誤差電力を算出するようにしてもよい。   Here, the downsampling execution unit 122 is not between the previous frame position but the frame position before the specified number before the frame position according to the encoding process of the low frame rate video signal. Then, the motion compensation prediction error power may be calculated.

この場合には、フィルタ係数の特定処理のためのパスが複数となって、先頭のフレーム位置およびそれに続く規定数のフレーム位置を起点として繰り返しの実行を開始して、最終のフレーム位置よりも規定数前のフレーム位置およびそれに続く最終のフレーム位置までのフレーム位置について、その繰り返しの実行を行うことになる。   In this case, there are a plurality of paths for specifying the filter coefficient, and the execution of repetition is started from the beginning frame position and the following specified number of frame positions as the starting point, and the path is specified more than the final frame position. The repeated execution is performed for the frame position up to the previous frame position and the subsequent frame position.

そして、その繰り返しの実行を終えたフレーム位置において生成される複数フレームの中から、動き補償予測誤差電力の総和の最小値を持つフレームを検出することで、その総和の最小値を持つフレームの生成に用いられるフィルタ係数を検出して、その検出したフィルタ係数を起点として先に特定したフィルタ係数を先頭のフレーム位置に向けて辿ることで、等間隔のダウンサンプリングにより規定されるフレーム位置のそれぞれについて最適なフィルタ係数を抽出することになる。   Then, a frame having the minimum value of the sum is generated by detecting a frame having the minimum value of the sum of the motion compensation prediction error power from a plurality of frames generated at the frame position where the execution of the repetition is completed. For each of the frame positions defined by equally spaced down-sampling, the filter coefficient used in the above is detected, and the filter coefficient specified above is traced to the head frame position starting from the detected filter coefficient. The optimum filter coefficient is extracted.

〔2〕第2の実施形態例
次に、第2の実施形態例について説明する。
[2] Second Embodiment Next, a second embodiment will be described.

〔2−1〕ダウンサンプリング実行部122の装置構成
図9に、第2の実施形態例を実現すべく構成されるダウンサンプリング実行部122の装置構成の一例を図示する。ここで、以下に説明するダウンサンプリング実行部122の処理では、フィルタリングに用いるフィルタ係数の選択基準として、動き補償予測誤差誤差電力を用いる場合を示す。
[2-1] Device Configuration of Downsampling Execution Unit 122 FIG. 9 illustrates an example of the device configuration of the downsampling execution unit 122 configured to realize the second embodiment. Here, in the processing of the downsampling execution unit 122 described below, a case where motion compensation prediction error error power is used as a selection criterion for a filter coefficient used for filtering is shown.

ダウンサンプリング実行部122は、フィルタリングに基づくフレームレートダウンサンプリング処理を実行するものであり、第2の実施形態例に従う場合には、この図9に示すように、入力部1220αと、処理フレーム位置選択部1221αと、処理位置・フィルタ係数選択部1222αと、参照位置・フィルタ係数決定部1223αと、全フレーム位置終了判定部1224αと、累積予測誤差最小化最終位置・フィルタ係数検出部1225αと、決定参照位置・フィルタ係数追跡部1226αと、フィルタリング実行部1227とを備える。   The downsampling execution unit 122 executes a frame rate downsampling process based on filtering. In the case of following the second embodiment, as shown in FIG. 9, an input unit 1220α and a processing frame position selection are performed. Unit 1221α, processing position / filter coefficient selection unit 1222α, reference position / filter coefficient determination unit 1223α, end of all frame position determination unit 1224α, cumulative prediction error minimized final position / filter coefficient detection unit 1225α, and determination reference A position / filter coefficient tracking unit 1226α and a filtering execution unit 1227 are provided.

この入力部1220αは、高フレームレート映像信号のフレーム数Jと、高フレームレート映像信号のフレーム間隔δt と、ダウンサンプリング比Mとを読み込む。 The input unit 1220α reads the frame number J of high frame rate video signal, the frame interval [delta] t of the high frame rate video signal, and a down-sampling ratio M.

処理フレーム位置選択部1221αは、ダウンサンプリング比Mとフレーム間隔δt とに基づく等間隔のダウンサンプリングにより規定されるダウンサンプリングフレーム位置(以下、フレーム位置と略記する)を選択対象として、先頭のフレーム位置の1つ後のフレーム位置を起点にして、最終のフレーム位置までのフレーム位置を順次、処理フレーム位置として選択する。 Processing frame position selecting unit 1221α the downsampling frame position defined by the equidistant downsampling based on the downsampling ratios M and frame interval [delta] t (hereinafter, abbreviated as frame position) as selection, top frame The frame position up to the final frame position is sequentially selected as the processing frame position starting from the frame position immediately after the position.

処理位置・フィルタ係数選択部1222αは、フィルタ処理の位置を補正するパラメータ(前述したpi :pi =0, 1, .... ,P−1)を順次設定するとともに、フィルタ係数記憶部121に記憶されるフィルタ係数集合の中からフィルタ係数を順次選択して、その設定・選択した処理位置およびフィルタ係数を使って、処理フレーム位置選択部1221αの選択した処理フレーム位置の近傍に位置するフレームをフィルタリングすることで処理フレームを生成する。 The processing position / filter coefficient selection unit 1222α sequentially sets parameters for correcting the position of the filter processing (the aforementioned p i : p i = 0, 1,..., P−1) and the filter coefficient storage unit The filter coefficients are sequentially selected from the set of filter coefficients stored in 121, and are located in the vicinity of the processing frame position selected by the processing frame position selection unit 1221α using the set / selected processing position and the filter coefficient. A processing frame is generated by filtering the frame.

参照位置・フィルタ係数決定部1223αは、処理位置・フィルタ係数選択部1222αの生成した処理フレームと、1つ前のフレーム位置において各参照位置・各フィルタ係数の設定・選択に対応付けて生成された参照フレームのそれぞれとの間で動き補償予測誤差電力を算出し、その算出した動き補償予測誤差電力とその算出対象となった参照フレームの持つ動き補償予測誤差電力の総和との加算値を求めて(累積予測誤差算出機能)、それらの中の最小値を特定することで(最小累積予測誤差特定機能)、先頭のフレーム位置からの動き補償予測誤差電力の総和を最小化するつながりを持つ参照フレームを特定して、その特定した参照フレームの生成に用いられた参照位置およびフィルタ係数を、処理位置・フィルタ係数選択部1222αの設定・選択した処理位置およびフィルタ係数にとっての最適な参照位置およびフィルタ係数(参照フィルタ係数)として決定する。   The reference position / filter coefficient determination unit 1223α is generated in association with the processing frame generated by the processing position / filter coefficient selection unit 1222α and the setting / selection of each reference position / filter coefficient at the previous frame position. Calculate the motion compensation prediction error power between each of the reference frames, and calculate the sum of the calculated motion compensation prediction error power and the sum of the motion compensation prediction error power of the reference frame that is the calculation target (Cumulative prediction error calculation function), by specifying the minimum value among them (minimum cumulative prediction error specification function), a reference frame having a connection that minimizes the sum of motion compensation prediction error power from the start frame position , And the processing position / filter coefficient selection unit 1222 uses the reference position and filter coefficient used to generate the identified reference frame. α is determined and determined as the optimum reference position and filter coefficient (reference filter coefficient) for the selected processing position and filter coefficient.

全フレーム位置終了判定部1224αは、最終のフレーム位置までの全フレーム位置について処理を行ったのか否かを判定して、全フレーム位置について処理を行っていないことを判定するときには、処理フレーム位置選択部1221αに対して次のフレーム位置を選択するように指示し、全フレーム位置について処理を行ったことを判定するときには、累積予測誤差最小化最終位置・フィルタ係数検出部1225αに対して処理の実行を指示する。   The all frame position end determination unit 1224α determines whether or not processing has been performed for all frame positions up to the final frame position, and determines that processing has not been performed for all frame positions. When instructing the unit 1221α to select the next frame position and determining that all the frame positions have been processed, the cumulative prediction error minimizing final position / filter coefficient detecting unit 1225α is executed. Instruct.

累積予測誤差最小化最終位置・フィルタ係数検出部1225αは、最終のフレーム位置において算出された動き補償予測誤差電力の総和(参照位置・フィルタ係数決定部1223αが算出したもの)について、それらの中の最小値を持つフレームを検出することで、先頭のフレーム位置からの動き補償予測誤差電力の総和を最小化する最終フレームを特定して、その特定した最終フレームの生成に用いられた最終位置およびフィルタ係数を最終のフレーム位置における最適な最終位置およびフィルタ係数(最終フィルタ係数)として検出する。   The accumulated prediction error minimizing final position / filter coefficient detection unit 1225α includes the motion compensation prediction error power calculated at the final frame position (calculated by the reference position / filter coefficient determination unit 1223α). By detecting the frame having the minimum value, the final frame that minimizes the sum of the motion compensation prediction error power from the head frame position is identified, and the final position and filter used to generate the identified final frame Coefficients are detected as optimal final positions and filter coefficients (final filter coefficients) at the final frame position.

決定参照位置・フィルタ係数追跡部1226αは、累積予測誤差最小化最終位置・フィルタ係数検出部1225αの検出した最終位置および最終フィルタ係数を起点として、参照位置・フィルタ係数決定部1223αの決定した参照位置および参照フィルタ係数を辿ることで、等間隔のダウンサンプリングにより規定されるフレーム位置のそれぞれについての最適な参照位置および参照フィルタ係数を抽出する。   The determined reference position / filter coefficient tracking unit 1226α starts from the final position detected by the cumulative prediction error minimizing final position / filter coefficient detection unit 1225α and the final filter coefficient, and the reference position determined by the reference position / filter coefficient determination unit 1223α. Then, by tracing the reference filter coefficient, the optimum reference position and reference filter coefficient for each of the frame positions defined by equal-sampling down sampling are extracted.

フィルタリング実行部1227αは、累積予測誤差最小化最終位置・フィルタ係数検出部1225αの検出した最終位置および最終フィルタ係数と、決定参照位置・フィルタ係数追跡部1226αの抽出した参照位置および参照フィルタ係数とを用いてフィルタリング処理を実行することで高フレームレート映像信号から低フレームレート映像信号へのフレームレート変換処理を実行する。   The filtering execution unit 1227α uses the final position and final filter coefficient detected by the cumulative prediction error minimized final position / filter coefficient detection unit 1225α, and the reference position and reference filter coefficient extracted by the determined reference position / filter coefficient tracking unit 1226α. The frame rate conversion process from the high frame rate video signal to the low frame rate video signal is executed by using the filtering process.

〔2−2〕ダウンサンプリング実行部122の実行する処理
下記に、このように構成されるダウンサンプリング実行部122の実行するフレームレートダウンサンプリング処理の流れを示す。
[2-2] Process Performed by Downsampling Execution Unit 122 The flow of the frame rate downsampling process performed by the downsampling execution unit 122 configured as described above is shown below.

1.撮影された映像信号(フレームレート変換処理の対象となる高フレームレート映像 信号)、そのフレーム数J、そのフレームレート(フレーム間隔δt を算出するた めに用いる)を読み込む
2.ダウンサンプリング比Mを読み込む
3.i=1, .... ,J/M−1について以下の処理を行う
4. Wi =Ψ0 , .... ,ΨN-1 について以下の処理を行う
5. pi =0, .... ,P−1について以下の処理を行う
6. Wi-1 =Ψ0 , .... ,ΨN-1 について以下の処理を行う
7. pi-1 =0, .... ,P−1について以下の処理を行う
8. 参照フレームを^f(x−di 〔k〕, (i−1)Mδt , Wi-1 , p i-1 )とする場合の^f(x, iMδt , Wi , pi )に対する動き補 償予測誤差電力(式(10))を最小化する動きベクトルを求める。動き ベクトルの求め方は外部から与えられる。例えば、探索範囲内の候補を しらみつぶしにあたる全探索法を用いる。求めた動きベクトルを用いた 場合の動き補償予測誤差電力をσi 2 〔Wi , Wi-1 , pi , pi-1 〕 に格納する
9. σi 2 〔Wi , Wi-1 , pi , pi-1 〕+Si-1 (Wi-1 , pi-1 )の 値を算出する
(ただし、i=1の場合には、σ1 2 〔W1 , W0 , p1 , p0 〕の 値を算出する)
10. σi 2 〔Wi , Wi-1 , pi , pi-1 〕+Si-1 (Wi-1 , pi-1 )(Wi-1 =Ψ0 , .... ,ΨN-1 , pi-1 =0, .... ,P−1)の中での最小値をSi ( Wi , pi )に格納する
(ただし、i=1の場合には、σ1 2 〔W1 , W0 , p1 , p0 〕(W0 = Ψ0 , .... ,ΨN-1 , p0 =0, .... ,P−1)の中での最小値をS1 ( W1 , p1 )に格納する)
11. Si (Wi , pi )を与えるWi-1 , pi-1 を^Wi-1 (Wi , pi ), ^p i-1 (Wi , pi )に格納する
12.SJ/M-1 (WJ/M-1 , pJ/M-1 )を最小化するWJ/M-1 , pJ/M-1 をW* J/M-1 , p* J/M-1 に格納する
13.i=J/M−2, .... ,1について以下の処理を行う
14. W* i-1 =^Wi-1 (Wi , pi )を読み出す
15. p* i-1 =^pi-1 (Wi , pi )を読み出す
16.ダウンサンプリング後の第iフレームとして、^f(x, iMδt , W* i , p* i )(x=0, .... ,X−1)を格納する。
1. Captured image signal (high frame rate video signal subject frame rate conversion process), reads the number of frames J, the frame rate (used in order to calculate the frame interval [delta] t) 2. 2. Read downsampling ratio M. The following processing is performed for i = 1,..., J / M-1. 4. Perform the following processing for W i = Ψ 0 ,..., Ψ N−1 5. Perform the following processing for p i = 0, ..., P-1. W i-1 = Ψ 0, ...., Ψ N-1 7 which performs the following processing for. The following processing is performed for p i-1 = 0,..., P-1. The reference frame ^ f (x-d i [k], (i-1) Mδ t , W i-1, p i-1) to when ^ f (x, iMδ t, W i, p i) A motion vector that minimizes the motion compensation prediction error power (equation (10)) is obtained. The way to obtain the motion vector is given from the outside. For example, a full search method is used that squeezes candidates within the search range. 8. Store the motion compensation prediction error power when using the obtained motion vector in σ i 2 [W i , W i−1 , p i , p i−1 ]. The value of σ i 2 [W i , W i-1 , p i , p i-1 ] + S i-1 (W i-1 , p i-1 ) is calculated.
(However, when i = 1, the value of σ 1 2 [W 1 , W 0 , p 1 , p 0 ] is calculated.)
Ten. σ i 2 [W i , W i−1 , p i , p i−1 ] + S i−1 (W i−1 , p i−1 ) (W i−1 = Ψ 0 ,..., Ψ N-1 , p i-1 = 0,..., P-1) are stored in S i (W i , p i ).
(However, when i = 1, σ 1 2 [W 1 , W 0 , p 1 , p 0 ] (W 0 = Ψ 0 ,..., Ψ N−1 , p 0 = 0,. ..., P- 1 ) is stored in S 1 (W 1 , p 1 ).
11. Store W i-1 and p i-1 giving S i (W i , p i ) in ^ W i-1 (W i , p i ) and ^ p i-1 (W i , p i ).
12. Minimize S J / M-1 (W J / M-1 , p J / M-1 ) W J / M-1 , p J / M-1 to W * J / M-1 , p * J Store in / M-1
13. i = J / M-2,...
14. W * i-1 = ^ W i-1 (W i , p i ) is read
15. p * i-1 = ^ p i-1 (W i , p i ) is read
16. As the i-th frame after downsampling, ^ f (x, iMδ t , W * i, p * i) (x = 0, ...., X-1) to store.

このようにして、ダウンサンプリング実行部122は、まず最初に、予め用意した各フィルタ係数および各位置補正用パラメータ値のそれぞれを使って、等間隔のダウンサンプリングにより規定されるフレーム位置の近傍に位置するフレームをフィルタリングすることでフレームを生成して、図5に示すように、その生成したフレームのそれぞれについて、1つ前のフレーム位置において各フィルタ係数および各位置補正用パラメータ値の選択に対応付けて同様に生成したフレームのそれぞれとの間で動き補償予測誤差電力を算出し、その算出した動き補償予測誤差電力とその算出対象となった参照フレームの持つ動き補償予測誤差電力の総和との加算値を求めて、それらの中の最小値を特定することで、1つ前のフレーム位置における最適なフィルタ係数および位置補正用パラメータ値を求めるという処理を、最終のフレーム位置まで繰り返して実行し、
続いて、最終のフレーム位置において算出した動き補償予測誤差電力の総和について、それらの中の最小値を持つフレームを検出することで、最終のフレーム位置における最適なフィルタ係数および位置補正用パラメータ値を検出して、その検出したフィルタ係数および位置補正用パラメータ値を起点として先に特定したフィルタ係数および位置補正用パラメータ値を先頭のフレーム位置に向けて辿ることで、等間隔のダウンサンプリングにより規定されるフレーム位置のそれぞれについて最適なフィルタ係数および位置補正用パラメータ値を抽出し、
最後に、それらの抽出した最適なフィルタ係数および位置補正用パラメータ値を用いて各フレーム位置においてフィルタリングを実行することで、高フレームレート映像信号から低フレームレート映像信号へのフレームレート変換処理を実行するのである。
In this way, the down-sampling execution unit 122 first uses the filter coefficients and the position correction parameter values prepared in advance, respectively, in the vicinity of the frame position defined by equal-sampling down-sampling. A frame is generated by filtering the frames to be processed, and as shown in FIG. 5, each of the generated frames is associated with selection of each filter coefficient and each position correction parameter value at the previous frame position. Similarly, the motion compensation prediction error power is calculated between each of the generated frames, and the calculated motion compensation prediction error power is added to the sum of the motion compensation prediction error powers of the reference frame that is the calculation target. Optimum at the previous frame position by finding the value and identifying the minimum value among them A process of obtaining the filter coefficients and the position correction parameter value, repeatedly running until the final frame position,
Subsequently, by detecting the frame having the minimum value among the motion compensated prediction error powers calculated at the final frame position, the optimum filter coefficient and position correction parameter value at the final frame position are obtained. By detecting and tracing the filter coefficient and position correction parameter value specified above starting from the detected filter coefficient and position correction parameter value toward the beginning frame position, it is defined by equal sampling downsampling. Extract the optimal filter coefficient and position correction parameter value for each frame position,
Finally, the frame rate conversion processing from the high frame rate video signal to the low frame rate video signal is performed by performing filtering at each frame position using the extracted optimum filter coefficient and position correction parameter value. To do.

ここで、ダウンサンプリング実行部122は、低フレームレート映像信号の符号化処理に合わせて、1つ前のフレーム位置(補正位置を含む)との間ではなくて、それよりも前の規定数前のフレーム位置(補正位置を含む)との間で動き補償予測誤差電力を算出するようにしてもよい。   Here, the down-sampling execution unit 122 is not in front of the previous frame position (including the correction position) in accordance with the encoding process of the low frame rate video signal, but before the specified number of previous times. The motion compensation prediction error power may be calculated between the frame position (including the correction position).

この場合には、フィルタ係数の特定処理のためのパスが複数となって、先頭のフレーム位置およびそれに続く規定数のフレーム位置を起点として繰り返しの実行を開始して、最終のフレーム位置よりも規定数前のフレーム位置およびそれに続く最終のフレーム位置までのフレーム位置について、その繰り返しの実行を行うことになる。   In this case, there are a plurality of paths for specifying the filter coefficient, and the execution of repetition is started from the beginning frame position and the following specified number of frame positions as the starting point, and the path is specified more than the final frame position. The repeated execution is performed for the frame position up to the previous frame position and the subsequent frame position.

そして、その繰り返しの実行を終えたフレーム位置において生成される複数フレームの中から、動き補償予測誤差電力の総和の最小値を持つフレームを検出することで、その総和の最小値を持つフレームの生成に用いられるフィルタ係数を検出して、その検出したフィルタ係数を起点として先に特定したフィルタ係数を先頭のフレーム位置に向けて辿ることで、等間隔のダウンサンプリングにより規定されるフレーム位置のそれぞれについて最適なフィルタ係数を抽出することになる。   Then, a frame having the minimum value of the sum is generated by detecting a frame having the minimum value of the sum of the motion compensation prediction error power from a plurality of frames generated at the frame position where the execution of the repetition is completed. For each of the frame positions defined by equally spaced down-sampling, the filter coefficient used in the above is detected, and the filter coefficient specified above is traced to the head frame position starting from the detected filter coefficient. The optimum filter coefficient is extracted.

次に、実施例に従って本発明を詳細に説明する。   Next, the present invention will be described in detail according to examples.

〔1〕第1の実施例
図10〜図12に、図8のように構成されるダウンサンプリング実行部122の実行するフレームレートダウンサンプリング処理のフローチャートの一例を図示する。
[1] First Embodiment FIGS. 10 to 12 show examples of flowcharts of a frame rate downsampling process executed by the downsampling execution unit 122 configured as shown in FIG.

次に、これらのフローチャートに従って、図8のように構成されるダウンサンプリング実行部122が実行することになるフレームレートのダウンサンプリング処理について詳細に説明する。   Next, according to these flowcharts, the frame rate downsampling process to be executed by the downsampling execution unit 122 configured as shown in FIG. 8 will be described in detail.

〔1−1〕全体処理
ダウンサンプリング実行部122は、フレームレートダウンサンプリング処理の実行要求があると、図10のフローチャートに示すように、まず最初に、ステップS101で、フレームレート変換処理の対象となる高フレームレート映像信号と、そのフレーム数Jと、そのフレーム間隔δt と、ダウンサンプリング比Mとを読み込むとともに、フィルタ係数記憶部121に記憶されるフィルタ係数の集合Ψn (n=0〜N−1)を読み込む。
[1-1] Overall Processing When there is a request for execution of the frame rate down-sampling process, the down-sampling execution unit 122 first selects the frame rate conversion process target in step S101 as shown in the flowchart of FIG. comprising a high frame rate video signal, and the frame number J, and the frame interval [delta] t, with read and downsampling ratio M, the set of filter coefficients stored in the filter coefficient storage unit 121 Ψ n (n = 0~ N-1) is read.

続いて、ステップS102で、i=1およびW1 (W1 :i=1のフレーム位置で用いるフィルタ係数)の指定するフレームと、i=0およびW0 (W0 :i=0のフレーム位置で用いるフィルタ係数)の指定するフレームとの間で、前述のS1 (W1 )を算出して、それを作業用メモリ123に格納するとともに、そのS1 (W1 )を与えるW0 を^W0 (W1 )として作業用メモリ123に格納する。 Subsequently, in step S102, the frame designated by i = 1 and W 1 (W 1 : filter coefficient used at the frame position of i = 1), and i = 0 and W 0 (W 0 : frame position of i = 0). the W 0 between the frame specified by the filter coefficient), calculates the S 1 (W 1) above, to give stores it in the working memory 123, the S 1 a (W 1) to be used in ^ W 0 (W 1 ) is stored in the work memory 123.

ここで、このステップS102の処理の詳細については、図11のフローチャートで後述する。   Here, details of the processing in step S102 will be described later with reference to the flowchart of FIG.

続いて、ステップS103で、2≦i≦J/M−1について、iおよびWi (Wi :フレーム位置iで用いるフィルタ係数)の指定するフレームと、i−1およびWi-1 (Wi-1 :フレーム位置i−1で用いるフィルタ係数)の指定するフレームとの間で前述のSi (Wi )を算出して、それを作業用メモリ123に格納するとともに、そのSi (Wi )を与えるWi-1 を^Wi-1 (Wi )として作業用メモリ123に格納する。 Subsequently, in step S103, for 2 ≦ i ≦ J / M−1, a frame designated by i and W i (W i : a filter coefficient used at frame position i), and i−1 and W i−1 (W i-1 : The above-described S i (W i ) is calculated with respect to the frame specified by the filter coefficient used at the frame position i-1, and stored in the work memory 123, and the S i ( W i -1 giving W i ) is stored in work memory 123 as ^ W i-1 (W i ).

ここで、このステップS103の処理の詳細については、図12のフローチャートで後述する。   Here, details of the processing in step S103 will be described later with reference to the flowchart of FIG.

続いて、ステップS104で、SJ/M-1 (WJ/M-1 )を最小化するWJ/M-1 をW* J/M-1 として作業用メモリ123に格納する。すなわち、最終のフレーム位置J/M−1で、SJ/M-1 (WJ/M-1 )を最小化するフィルタ係数WJ/M-1 を求めて、それを最終のフレーム位置J/M−1で用いる最適なフィルタ係数W* J/M-1 として作業用メモリ123に格納するのである。 Subsequently, at step S104, and stores the S J / M-1 (W J / M-1) working memory 123 W J / M-1 to minimize the W * J / M-1 to. That is, the filter coefficient W J / M-1 that minimizes S J / M-1 (W J / M-1 ) is obtained at the final frame position J / M−1, and is obtained as the final frame position J / M−1. / M-1 is stored in the working memory 123 as the optimum filter coefficient W * J / M-1 .

続いて、ステップS105で、変数iにJ/M−2をセットする。   Subsequently, in step S105, J / M-2 is set to the variable i.

続いて、ステップS106で、W* J/M-1 を起点として、W* i-1 =^Wi-1 (Wi )に従ってW* i-1 を決定して作業用メモリ123に格納する。 Subsequently, in step S106, W * and J / M-1 as a starting point, and stores the W * i-1 = ^ W i-1 (W i) working memory 123 to determine the W * i-1 in accordance with .

すなわち、図3に示すように、^Wi-1 (Wi )はそのWi にとって最小値を与えるWi-1 であるので、それを使って、W* i-1 =^Wi-1 (Wi )に従って、フレーム位置i−1で用いる最適なフィルタ係数W* i-1 を決定して作業用メモリ123に格納するのである。 That is, as shown in FIG. 3, ^ W since i-1 (W i) is the W i-1 which gives the minimum value for that W i, with it, W * i-1 = ^ W i- In accordance with 1 (W i ), the optimum filter coefficient W * i−1 used at the frame position i −1 is determined and stored in the working memory 123.

続いて、ステップS107で、変数iの値が0に到達したのか否かを判断して、0に到達していないことを判断するときには、ステップS108に進んで、変数iの値を1つディクリメントしてから、ステップS106の処理に戻り、0に到達したことを判断するときには、ステップS109の処理に進む。   Subsequently, in step S107, it is determined whether or not the value of the variable i has reached 0, and when it is determined that the value has not reached 0, the process proceeds to step S108, and the value of the variable i is decremented by one. After incrementing, the process returns to the process of step S106, and when it is determined that 0 has been reached, the process proceeds to the process of step S109.

続いて、ステップS109で、0≦i≦J/M−1を処理対象として、ダウンサンプリング後の第iフレームとして、^f(x, iMδt , W* i )(x=0, .... ,X−1)を生成して低フレームレート映像ファイル11に格納することで、ダウンサンプリング後の低フレームレート映像信号を生成して、処理を終了する。 Subsequently, in step S109, 0 ≦ i ≦ J / M−1 is set as the processing target, and as the i-th frame after down-sampling, ^ f (x, iMδ t , W * i ) (x = 0,... , X-1) and stored in the low frame rate video file 11, a low frame rate video signal after downsampling is generated, and the process is terminated.

〔1−2〕ステップS102の処理の詳細
次に、図11のフローチャートに従って、図10のフローチャートのステップS102で実行する処理の詳細について説明する。
[1-2] Details of Processing in Step S102 Next, details of processing executed in step S102 of the flowchart of FIG. 10 will be described according to the flowchart of FIG.

ダウンサンプリング実行部122は、ステップS102の処理に入ると、図11のフローチャートに示すように、まず最初に、ステップS201で、フレーム位置iを示す変数iに1をセットする。なお、図11のフローチャートにおいては、iの値は1に固定されている。   When entering the process of step S102, the downsampling execution unit 122 first sets 1 to the variable i indicating the frame position i in step S201 as shown in the flowchart of FIG. In the flowchart of FIG. 11, the value of i is fixed to 1.

続いて、ステップS202で、フレーム位置iで用いるフィルタ係数Wi の番号を示す変数uに0をセットし、続くステップS203で、フレーム位置iで用いるフィルタ係数Wi としてΨu をセットする。 Subsequently, in step S202, sets 0 to the variable u indicating the number of the filter coefficients W i used in the frame position i, in the subsequent step S203, sets the [psi u as the filter coefficient W i used in the frame position i.

続いて、ステップS204で、フレーム位置i−1で用いるフィルタ係数Wi-1 の番号を示す変数vに0をセットし、続くステップS205で、フレーム位置i−1で用いるフィルタ係数Wi-1 としてΨv をセットする。 Subsequently, in step S204, 0 is set to the variable v indicating the number of the filter coefficient W i-1 used at the frame position i-1, and in step S205, the filter coefficient W i-1 used at the frame position i-1. Set Ψ v as

続いて、ステップS206で、iおよびWi の指定するフレーム(フレーム位置iで、フィルタ係数Wi を使ってフィルタリングすることで生成されるフレーム)と、i−1およびWi-1 の指定するフレーム(フレーム位置i−1で、フィルタ係数Wi-1 を使ってフィルタリングすることで生成されるフレーム)との間で、動き補償予測誤差電力の最小値σi 2 〔Wi , Wi-1 〕を算出して、それを作業用メモリ123に格納する。 Subsequently, in step S206, i and W i frames to specify the (frame position i, frame generated by filtering using a filter coefficient W i), designated by the i-1 and W i-1 frames between the (at frame position i-1, frame generated by filtering using a filter coefficient W i-1), the minimum value sigma i 2 [W i of the motion compensated prediction error power, W i- 1 ] is calculated and stored in the work memory 123.

すなわち、i=1であるので、σ1 2 〔W1 , W0 〕を算出して、それを作業用メモリ123に格納するのである。 That is, since i = 1, σ 1 2 [W 1 , W 0 ] is calculated and stored in the work memory 123.

続いて、ステップS207で、変数vの値がN−1に到達したのか否かを判断して、N−1に到達していないことを判断するときには、ステップS208に進んで、変数vの値を1つインクリメントしてから、ステップS205の処理に戻る。   Subsequently, in step S207, it is determined whether or not the value of the variable v has reached N-1, and when it is determined that the value has not reached N-1, the process proceeds to step S208, where the value of the variable v is reached. Is incremented by 1, and the process returns to step S205.

このようにして、i=1の場合において、変数vの値を0からN−1まで1つずつインクリメントしながらステップS206の処理を実行することで、i=1およびW1 (uの値の指すフィルタ係数)の指定するフレームと、i=0およびW0 (W0 =Ψ0 , .... ,ΨN-1 )の指定するフレームとの間で動き補償予測誤差電力の最小値σ1 2 〔W1 , W0 〕を算出して、それらを作業用メモリ123に格納するのである。 In this way, in the case of i = 1, by executing the process of step S206 while incrementing the value of the variable v from 0 to N−1 one by one, i = 1 and W 1 (value of u The minimum value σ of the motion compensation prediction error power between the frame specified by the filter coefficient to point to and the frame specified by i = 0 and W 0 (W 0 = Ψ 0 ,..., Ψ N−1 ). 1 2 [W 1 , W 0 ] is calculated and stored in the work memory 123.

一方、ステップS207で、変数vの値がN−1に到達したことを判断するときには、ステップS209に進んで、作業用メモリ123に格納したσi 2 〔Wi , Wi-1 〕(Wi-1 =Ψ0 , .... ,ΨN-1 )の中の最小値Si (Wi )を特定して、それを作業用メモリ123に格納するとともに、そのSi (Wi )を与えるWi-1 を^Wi-1 (Wi )として作業用メモリ123に格納する。 On the other hand, when it is determined in step S207 that the value of the variable v has reached N-1, the process proceeds to step S209, where σ i 2 [W i , W i-1 ] (W i−1 = Ψ 0 ,..., Ψ N−1 ), the minimum value S i (W i ) is identified and stored in the working memory 123, and its S i (W i W i-1 to be given to the work memory 123 as ^ W i-1 (W i ).

すなわち、i=1の場合において、あるフィルタ係数W1 について、ステップS206の処理を繰り返し実行することで求めたσ1 2 〔W1 , W0 〕(W0 =Ψ0 , .... ,ΨN-1 )の中の最小値S1 (W1 )を特定して、それを作業用メモリ123に格納するとともに、そのS1 (W1 )を与えるW0 を^W0 (W1 )として作業用メモリ123に格納するのである。 That is, when i = 1, σ 1 2 [W 1 , W 0 ] (W 0 = Ψ 0 ,...,..., Obtained by repeatedly executing the process of step S206 for a certain filter coefficient W 1 . The minimum value S 1 (W 1 ) in Ψ N-1 ) is specified and stored in the work memory 123, and W 0 giving the S 1 (W 1 ) is set to ^ W 0 (W 1 ) In the work memory 123.

続いて、ステップS210で、変数uの値がN−1に到達したのか否かを判断して、N−1に到達していないことを判断するときには、ステップS211に進んで、変数uの値を1つインクリメントしてから、ステップS203の処理に戻る。   Subsequently, in step S210, it is determined whether or not the value of the variable u has reached N-1, and when it is determined that the value has not reached N-1, the process proceeds to step S211 and the value of the variable u is reached. Is incremented by 1, and the process returns to step S203.

このようにして、i=1の場合において、変数uの値を0からN−1まで1つずつインクリメントしながらステップS206/ステップS209の処理を実行することで、W1 の値Ψ0 , .... ,ΨN-1 のそれぞれについて、σ1 2 〔W1 , W0 〕(W0 =Ψ0 , .... ,ΨN-1 )を求めて、その中の最小値S1 (W1 )を特定して作業用メモリ123に格納するとともに、そのS1 (W1 )を与えるW0 を^W0 (W1 )として作業用メモリ123に格納するのである。 Thus, in the case of i = 1, the value of the variable u by executing the processing in step S206 / Step S209 while incrementing by one to N-1 to 0, the value of W 1 [psi 0,. , Ψ N−1 , σ 1 2 [W 1 , W 0 ] (W 0 = Ψ 0 ,..., Ψ N-1 ) is determined, and the minimum value S 1 among them is determined. (W 1 ) is specified and stored in the work memory 123, and W 0 giving S 1 (W 1 ) is stored in the work memory 123 as ^ W 0 (W 1 ).

そして、ステップS210で、変数uの値がN−1に到達したことを判断するときには、図10のフローチャートのステップS102の処理を終了する。   When it is determined in step S210 that the value of the variable u has reached N-1, the process of step S102 in the flowchart of FIG. 10 ends.

このようにして、ダウンサンプリング実行部122は、図10のフローチャートのステップS102の処理に入ると、図11のフローチャートを実行することで、i=1およびW1 の指定するフレームとi=0およびW0 の指定するフレームとの間でS1 (W1 )を算出して、それを作業用メモリ123に格納するとともに、そのS1 (W1 )を与えるW0 を^W0 (W1 )として作業用メモリ123に格納するように処理するのである。 In this way, the down-sampling execution unit 122 starts the processing of step S102 in the flowchart of FIG. 10, by executing the flowchart of FIG. 11, frame and i = 0 and the specification of i = 1 and W 1 S 1 (W 1 ) is calculated with respect to the frame designated by W 0 , stored in the work memory 123, and W 0 giving the S 1 (W 1 ) is represented by ^ W 0 (W 1 ) To be stored in the work memory 123.

〔1−3〕ステップS103の処理の詳細
次に、図12のフローチャートに従って、図10のフローチャートのステップS103で実行する処理の詳細について説明する。
[1-3] Details of Processing in Step S103 Next, details of processing executed in step S103 of the flowchart of FIG. 10 will be described according to the flowchart of FIG.

ダウンサンプリング実行部122は、ステップS103の処理に入ると、図12のフローチャートに示すように、まず最初に、ステップS301で、フレーム位置iを示す変数iに2をセットする。   In step S103, the downsampling execution unit 122 first sets 2 to a variable i indicating the frame position i in step S301, as shown in the flowchart of FIG.

続いて、ステップS302で、フレーム位置iで用いるフィルタ係数Wi の番号を示す変数uに0をセットし、続くステップS303で、フレーム位置iで用いるフィルタ係数Wi としてΨu をセットする。 Subsequently, in step S302, sets 0 to the variable u indicating the number of the filter coefficients W i used in the frame position i, in the subsequent step S303, sets the [psi u as the filter coefficient W i used in the frame position i.

続いて、ステップS304で、フレーム位置i−1で用いるフィルタ係数Wi-1 の番号を示す変数vに0をセットし、続くステップS305で、フレーム位置i−1で用いるフィルタ係数Wi-1 としてΨv をセットする。 Subsequently, in step S304, 0 is set to the variable v indicating the number of the filter coefficient W i-1 used at the frame position i-1, and in the subsequent step S305, the filter coefficient W i-1 used at the frame position i-1. Set Ψ v as

続いて、ステップS306で、iおよびWi の指定するフレーム(フレーム位置iで、フィルタ係数Wi を使ってフィルタリングすることで生成されるフレーム)と、i−1およびWi-1 の指定するフレーム(フレーム位置i−1で、フィルタ係数Wi-1 を使ってフィルタリングすることで生成されるフレーム)との間で、動き補償予測誤差電力の最小値σi 2 〔Wi , Wi-1 〕を算出する。 Subsequently, in step S306, a frame specified by i and W i (a frame generated by filtering using the filter coefficient W i at frame position i), and i−1 and W i−1 are specified. frames between the (at frame position i-1, frame generated by filtering using a filter coefficient W i-1), the minimum value sigma i 2 [W i of the motion compensated prediction error power, W i- 1 ] is calculated.

続いて、ステップS307で、σi 2 〔Wi , Wi-1 〕+Si-1 (Wi-1 )を算出して作業用メモリ123に格納する。このときに用いるSi-1 (Wi-1 )については、図11のフローチャートの処理や後述するステップS310の処理で求められて作業用メモリ123に格納されているので、それを用いる。 In step S307, σ i 2 [W i , W i-1 ] + S i-1 (W i-1 ) is calculated and stored in the work memory 123. Since S i-1 (W i-1 ) used at this time is obtained in the process of the flowchart of FIG. 11 or the process of step S310 described later and stored in the work memory 123, it is used.

続いて、ステップS308で、変数vの値がN−1に到達したのか否かを判断して、N−1に到達していないことを判断するときには、ステップS309に進んで、変数vの値を1つインクリメントしてから、ステップS305の処理に戻る。   Subsequently, in step S308, it is determined whether or not the value of the variable v has reached N-1, and when it is determined that the value has not reached N-1, the process proceeds to step S309, where the value of the variable v is reached. Is incremented by 1, and the process returns to step S305.

このようにして、変数vの値を0からN−1まで1つずつインクリメントしながらステップS306/ステップS307の処理を実行することで、iおよび変数Wi (uの値の指すフィルタ係数)の指定するフレームと、i−1および変数Wi-1 (Wi-1 =Ψ0 , .... ,ΨN-1 )の指定するフレームとの間で動き補償予測誤差電力の最小値σi 2 〔Wi , Wi-1 〕を算出して、その算出したσi 2 〔Wi , Wi-1 〕と、そのi−1および変数Wi-1 (Wi-1 =Ψ0 , .... ,ΨN-1 )の指定するフレームのそれぞれが持つ先頭のフレーム位置からの動き補償予測誤差電力の総和Si-1 (Wi-1 )との加算値を算出し、それらを作業用メモリ123に格納するのである。 In this way, by executing the processing of step S306 / step S307 while incrementing the value of the variable v one by one from 0 to N-1, i and the variable W i (filter coefficient indicated by the value of u) Minimum value σ of motion compensation prediction error power between a frame to be specified and a frame to be specified by i−1 and variables W i−1 (W i−1 = Ψ 0 ,..., Ψ N−1 ). i 2 [W i , W i-1 ] is calculated, the calculated σ i 2 [W i , W i-1 ], its i-1 and the variable W i-1 (W i-1 = Ψ). 0 , ...., Ψ N-1 ), and the sum of the motion compensated prediction error power S i-1 (W i-1 ) from the head frame position of each frame specified by These are stored in the working memory 123.

一方、ステップS308で、変数vの値がN−1に到達したことを判断するときには、ステップS310に進んで、作業用メモリ123に格納したσi 2 〔Wi , Wi-1 〕+Si-1 (Wi-1 )(Wi-1 =Ψ0 , .... ,ΨN-1 )の中の最小値Si (Wi )を特定して、それを作業用メモリ123に格納するとともに、そのSi (Wi )を与えるWi-1 を^Wi-1 (Wi )として作業用メモリ123に格納する。 On the other hand, when it is determined in step S308 that the value of the variable v has reached N−1, the process proceeds to step S310, and σ i 2 [W i , W i-1 ] + S i stored in the work memory 123 is reached. −1 (W i−1 ) (W i−1 = Ψ 0 ,..., Ψ N−1 ), the minimum value S i (W i ) is identified and stored in the work memory 123. At the same time, W i−1 giving S i (W i ) is stored in work memory 123 as W i−1 (W i ).

すなわち、変数Wi のある値について、ステップS306/ステップS307の処理を繰り返し実行することで求めたσi 2 〔Wi , Wi-1 〕+Si-1 (Wi-1 )(Wi-1 =Ψ0 , .... ,ΨN-1 )の中の最小値Si (Wi )を特定して、それを作業用メモリ123に格納するとともに、そのSi (Wi )を与えるWi-1 を^Wi-1 (Wi )として作業用メモリ123に格納するのである。 That is the value of variable W i, step S306 / step processing of S307 was determined by repeatedly executing sigma i 2 [W i, W i-1] + S i-1 (W i -1) (W i −1 = Ψ 0 ,..., Ψ N−1 ), the minimum value S i (W i ) is specified and stored in the working memory 123, and the S i (W i ) than is stored in the work memory 123 as W i-1 a ^ W i-1 (W i ) to give.

続いて、ステップS311で、変数uの値がN−1に到達したのか否かを判断して、N−1に到達していないことを判断するときには、ステップS312に進んで、変数uの値を1つインクリメントしてから、ステップS303の処理に戻る。   Subsequently, in step S311, it is determined whether or not the value of the variable u has reached N-1, and when it is determined that the value has not reached N-1, the process proceeds to step S312 and the value of the variable u is determined. Is incremented by 1, and the process returns to step S303.

このようにして、変数uの値を0からN−1まで1つずつインクリメントしながらステップS306/ステップS307/ステップS310の処理を実行することで、変数Wi の値Ψ0 , .... ,ΨN-1 のそれぞれについて、σi 2 〔Wi , Wi-1 〕+Si-1 (Wi-1 )(Wi-1 =Ψ0 , .... ,ΨN-1 )を求めて、その中の最小値Si (Wi )を特定して作業用メモリ123に格納するとともに、そのSi (Wi )を与えるWi-1 を^Wi-1 (Wi )として格納するのである。 In this way, by executing the processing in steps S306 / Step S307 / Step S310 while incrementing the value of the variable u by one from 0 to N-1, the value [psi 0 of the variable W i, .... , Ψ N−1 , σ i 2 [W i , W i-1 ] + S i-1 (W i-1 ) (W i-1 = Ψ 0 ,..., Ψ N-1 ) And the minimum value S i (W i ) is specified and stored in the working memory 123, and W i-1 giving the S i (W i ) is set to ^ W i-1 (W i ).

一方、ステップS311で、変数uの値がN−1に到達したことを判断するときには、ステップS313に進んで、変数iの値がJ/M−1に到達したのか否かを判断して、J/M−1に到達していないことを判断するときには、ステップS314に進んで、変数iの値を1つインクリメントしてから、次のフレーム位置について処理を行うべく、ステップS302の処理に戻る。   On the other hand, when it is determined in step S311, that the value of the variable u has reached N-1, the process proceeds to step S313, where it is determined whether the value of the variable i has reached J / M-1. When it is determined that J / M-1 has not been reached, the process proceeds to step S314, the value of the variable i is incremented by one, and then the process returns to step S302 to perform processing for the next frame position. .

そして、ステップS313で、変数iの値がJ/M−1に到達したことを判断するときには、図10のフローチャートのステップS103の処理を終了する。   When it is determined in step S313 that the value of the variable i has reached J / M-1, the process of step S103 in the flowchart of FIG. 10 ends.

このようにして、ダウンサンプリング実行部122は、図10のフローチャートのステップS103の処理に入ると、図12のフローチャートを実行することで、2≦i≦J/M−1について、iおよびWi の指定するフレームとi−1およびWi-1 の指定するフレームとの間でSi (Wi )を算出して、それを作業用メモリ123に格納するとともに、そのSi (Wi )を与えるWi-1 を^Wi-1 (Wi )として作業用メモリ123に格納するように処理するのである。 In this way, when the downsampling execution unit 122 enters the process of step S103 of the flowchart of FIG. 10, the downsampling execution unit 122 executes the flowchart of FIG. 12 to perform i and W i for 2 ≦ i ≦ J / M−1. S i between the designated frame and i-1 and W i-1 of the specified frame of the (W i) is calculated, and stores it in the working memory 123, the S i (W i) Is processed so that W i-1 that gives is stored in the work memory 123 as W i-1 (W i ).

〔1−4〕処理の概要
このように、図8のように構成されるダウンサンプリング実行部122は、まず最初に、予め用意した各フィルタ係数のそれぞれを使って、等間隔のダウンサンプリングにより規定されるフレーム位置の近傍に位置するフレームをフィルタリングすることでフレームを生成して、図3に示すように、その生成したフレームのそれぞれについて、1つ前のフレーム位置において各フィルタ係数の選択に対応付けて同様に生成したフレームのそれぞれとの間で動き補償予測誤差電力を算出し、その算出した動き補償予測誤差電力とその算出対象となった参照フレームの持つ動き補償予測誤差電力の総和との加算値を求めて、それらの中の最小値を特定することで、1つ前のフレーム位置における最適なフィルタ係数を求めるという処理を、最終のフレーム位置まで繰り返して実行する。
[1-4] Outline of Processing As described above, the down-sampling execution unit 122 configured as shown in FIG. 8 first specifies by using each of the filter coefficients prepared in advance by equally-sampling down-sampling. A frame is generated by filtering a frame located in the vicinity of the frame position to be processed, and as shown in FIG. 3, for each of the generated frames, each filter coefficient is selected at the previous frame position. In addition, the motion compensation prediction error power is calculated between each of the similarly generated frames, and the calculated motion compensation prediction error power and the sum of the motion compensation prediction error power of the reference frame that is the calculation target are calculated. Obtain the optimum filter coefficient at the previous frame position by obtaining the added value and specifying the minimum value among them. This process is repeated until the final frame position.

続いて、最終のフレーム位置において算出した動き補償予測誤差電力の総和について、それらの中の最小値を持つフレームを検出することで、最終のフレーム位置における最適なフィルタ係数を検出して、その検出したフィルタ係数を起点として先に特定したフィルタ係数を先頭のフレーム位置に向けて辿ることで、等間隔のダウンサンプリングにより規定されるフレーム位置のそれぞれについて最適なフィルタ係数を抽出する。   Subsequently, the optimum filter coefficient at the final frame position is detected by detecting the frame having the minimum value among the motion compensation prediction error powers calculated at the final frame position, and the detection is performed. The optimum filter coefficient is extracted for each frame position defined by equally spaced down-sampling by tracing the previously specified filter coefficient toward the top frame position starting from the filter coefficient.

そして、最後に、それらの抽出した最適なフィルタ係数を用いて各フレーム位置においてフィルタリングを実行することで、高フレームレート映像信号から低フレームレート映像信号へのフレームレート変換処理を実行する。   Finally, the frame rate conversion process from the high frame rate video signal to the low frame rate video signal is executed by performing filtering at each frame position using the extracted optimum filter coefficients.

〔2〕第2の実施例
図13〜図15に、図9のように構成されるダウンサンプリング実行部122の実行するフレームレートダウンサンプリング処理のフローチャートの一例を図示する。
[2] Second Embodiment FIGS. 13 to 15 show examples of flowcharts of frame rate downsampling processing executed by the downsampling execution unit 122 configured as shown in FIG.

次に、これらのフローチャートに従って、図9のように構成されるダウンサンプリング実行部122が実行することになるフレームレートのダウンサンプリング処理について詳細に説明する。   Next, according to these flowcharts, the frame rate down-sampling processing to be executed by the down-sampling execution unit 122 configured as shown in FIG. 9 will be described in detail.

〔2−1〕全体処理
ダウンサンプリング実行部122は、フレームレートダウンサンプリング処理の実行要求があると、図13のフローチャートに示すように、まず最初に、ステップS401で、フレームレート変換処理の対象となる高フレームレート映像信号と、そのフレーム数Jと、そのフレーム間隔δt と、ダウンサンプリング比Mとを読み込むとともに、フィルタ係数記憶部121に記憶されるフィルタ係数の集合Ψn (n=0〜N−1)を読み込む。
[2-1] Overall Processing When there is a request for execution of frame rate down-sampling processing, the down-sampling execution unit 122 first determines whether the frame rate conversion processing target is selected in step S401 as shown in the flowchart of FIG. comprising a high frame rate video signal, and the frame number J, and the frame interval [delta] t, with read and downsampling ratio M, the set of filter coefficients stored in the filter coefficient storage unit 121 Ψ n (n = 0~ N-1) is read.

続いて、ステップS402で、i=1、W1 およびp1 (W1 :i=1のフレーム位置で用いるフィルタ係数、p1 :i=1のフレーム位置を補正するパラメータ)の指定するフレームと、i=0、W0 およびp0 (W0 :i=0のフレーム位置で用いるフィルタ係数、p0 :i=0のフレーム位置を補正するパラメータ)の指定するフレームとの間で、前述のS1 (W1 , p1 )を算出して、それを作業用メモリ123に格納するとともに、そのS1 (W1 , p1 )を与えるW0 、p0 を、それぞれ^W0 (W1 , p1 )、^p0 (W1 , p1 )として作業用メモリ123に格納する。 Subsequently, in step S402, a frame designated by i = 1, W 1 and p 1 (W 1 : a filter coefficient used at a frame position of i = 1, p 1 : a parameter for correcting the frame position of i = 1) and , I = 0, W 0 and p 0 (W 0 : filter coefficient used at the frame position of i = 0, p 0 : parameter for correcting the frame position of i = 0). S 1 (W 1 , p 1 ) is calculated and stored in the working memory 123, and W 0 and p 0 giving the S 1 (W 1 , p 1 ) are respectively represented by ^ W 0 (W 1 , p 1 ), ^ p 0 (W 1 , p 1 ) are stored in the work memory 123.

ここで、このステップS402の処理の詳細については、図14のフローチャートで後述する。   Here, details of the processing in step S402 will be described later with reference to the flowchart of FIG.

続いて、ステップS403で、2≦i≦J/M−1について、i、Wi およびpi (Wi :フレーム位置iで用いるフィルタ係数、pi :フレーム位置iを補正するパラメータ)の指定するフレームと、i−1、Wi-1 およびpi-1 (Wi-1 :フレーム位置i−1で用いるフィルタ係数、pi-1 :フレーム位置i−1を補正するパラメータ)の指定するフレームとの間で、前述のSi (Wi , pi )を算出して、それを作業用メモリ123に格納するとともに、そのSi (Wi , pi )を与えるWi-1 、pi-1 を、それぞれ^Wi-1 (Wi , pi )、^pi-1 (Wi , pi )として作業用メモリ123に格納する。 Subsequently, in step S403, designation of i, W i and p i (W i : filter coefficient used at frame position i, p i : parameter for correcting frame position i) for 2 ≦ i ≦ J / M−1. And i-1, W i-1 and p i-1 (W i-1 : filter coefficient used at frame position i-1, p i-1 : parameter for correcting frame position i-1) The above-described S i (W i , p i ) is calculated with respect to the frame to be stored and stored in the work memory 123, and W i−1 giving the S i (W i , p i ) , P i-1 are stored in the work memory 123 as ^ W i-1 (W i , p i ) and ^ p i-1 (W i , p i ), respectively.

ここで、このステップS403の処理の詳細については、図15のフローチャートで後述する。   Details of the process in step S403 will be described later with reference to the flowchart of FIG.

続いて、ステップS404で、SJ/M-1 (WJ/M-1 , pJ/M-1 )を最小化するWJ/M-1 、pJ/M-1 を、それぞれW* J/M-1 、p* J/M-1 として作業用メモリ123に格納する。すなわち、最終のフレーム位置J/M−1で、SJ/M-1 (WJ/M-1 , pJ/M-1 )を最小化するフィルタ係数WJ/M-1 および位置補正用パラメータpJ/M-1 を求めて、それを最終のフレーム位置J/M−1で用いる最適なフィルタ係数W* J/M-1 および位置補正用パラメータp* J/M-1 として作業用メモリ123に格納するのである。 Subsequently, in step S404, S J / M-1 (W J / M-1, p J / M-1) to minimize the W J / M-1, a p J / M-1, respectively W * J / M-1 and p * J / M-1 are stored in the work memory 123. That is, the filter coefficient W J / M-1 and position correction for minimizing S J / M-1 (W J / M-1 , p J / M-1 ) at the final frame position J / M-1. Determine the parameter p J / M-1 and use it as the optimum filter coefficient W * J / M-1 and position correction parameter p * J / M-1 to be used at the final frame position J / M-1. It is stored in the memory 123.

続いて、ステップS405で、変数iにJ/M−2をセットする。   In step S405, J / M-2 is set to the variable i.

続いて、ステップS406で、W* J/M-1 およびp* J/M-1 を起点として、W* i-1 =^Wi-1 (Wi , pi )に従ってW* i-1 を決定して作業用メモリ123に格納するとともに、p* i-1 =^pi-1 (Wi , pi )に従ってp* i-1 を決定して作業用メモリ123に格納する。 Subsequently, in step S406, starting from W * J / M-1 and p * J / M-1 , W * i-1 = ^ W i-1 (W i , p i ) and W * i-1 stores in the work memory 123 to determine and store in p * i-1 = ^ p i-1 (W i, p i) working memory 123 to determine p * i-1 in accordance with.

すなわち、図5に示すように、^Wi-1 (Wi , pi )はそのWi にとって最小値を与えるWi-1 であるので、それを使って、W* i-1 =^Wi-1 (Wi , pi )に従って、フレーム位置i−1で用いる最適なフィルタ係数W* i-1 を決定して作業用メモリ123に格納し、さらに、^pi-1 (Wi , pi )はそのpi にとって最小値を与えるpi-1 であるので、それを使って、p* i-1 =^pi-1 (Wi , pi )に従って、フレーム位置i−1で用いる最適な位置補正用パラメータp* i-1 を決定して作業用メモリ123に格納するのである。 That is, as shown in FIG. 5, ^ W i-1 ( W i, p i) so is a W i-1 which gives the minimum value for that W i, with it, W * i-1 = ^ In accordance with W i-1 (W i , p i ), the optimum filter coefficient W * i-1 used at the frame position i-1 is determined and stored in the working memory 123. Further, ^ p i-1 (W i , p i ) is p i-1 giving the minimum value for that p i , so that it is used to determine the frame position i according to p * i-1 = ^ p i-1 (W i , p i ). The optimal position correction parameter p * i−1 used in −1 is determined and stored in the work memory 123.

続いて、ステップS407で、変数iの値が0に到達したのか否かを判断して、0に到達していないことを判断するときには、ステップS408に進んで、変数iの値を1つディクリメントしてから、ステップS406の処理に戻り、0に到達したことを判断するときには、ステップS409の処理に進む。   Subsequently, in step S407, it is determined whether or not the value of the variable i has reached 0. If it is determined that the value has not reached 0, the process proceeds to step S408, and the value of the variable i is incremented by one. After incrementing, the process returns to the process of step S406, and when it is determined that 0 has been reached, the process proceeds to step S409.

続いて、ステップS409で、0≦i≦J/M−1を処理対象として、ダウンサンプリング後の第iフレームとして、^f(x, iMδt , W* i , p* i )(x=0, .... ,X−1)を生成して低フレームレート映像ファイル11に格納することで、ダウンサンプリング後の低フレームレート映像信号を生成して、処理を終了する。 Subsequently, in step S409, the as processing target 0 ≦ i ≦ J / M- 1, as the i-th frame after downsampling, ^ f (x, iMδ t , W * i, p * i) (x = 0 ,..., X-1) are generated and stored in the low frame rate video file 11 to generate a low frame rate video signal after downsampling, and the process ends.

〔2−2〕ステップS402の処理の詳細
次に、図14のフローチャートに従って、図13のフローチャートのステップS402で実行する処理の詳細について説明する。
[2-2] Details of Processing in Step S402 Next, details of processing executed in step S402 of the flowchart of FIG. 13 will be described according to the flowchart of FIG.

ダウンサンプリング実行部122は、ステップS402の処理に入ると、図14のフローチャートに示すように、まず最初に、ステップS501で、フレーム位置iを示す変数iに1をセットする。なお、図14のフローチャートにおいては、iの値は1に固定されている。   In step S402, the downsampling execution unit 122 first sets 1 to a variable i indicating the frame position i in step S501 as shown in the flowchart of FIG. In the flowchart of FIG. 14, the value of i is fixed to 1.

続いて、ステップS502で、フレーム位置iで用いるフィルタ係数Wi の番号を示す変数uに0をセットし、続くステップS503で、フレーム位置iで用いるフィルタ係数Wi としてΨu をセットし、続くステップS504で、フレーム位置iで用いる位置補正用パラメータpi の値として0をセットする。 Subsequently, in step S502, 0 is set to the variable u indicating the number of the filter coefficient W i used at the frame position i, and Ψ u is set as the filter coefficient W i used at the frame position i in the subsequent step S503. In step S504, 0 is set as the value of the position correction parameter p i used at the frame position i.

続いて、ステップS505で、フレーム位置i−1で用いるフィルタ係数Wi-1 の番号を示す変数vに0をセットし、続くステップS506で、フレーム位置i−1で用いるフィルタ係数Wi-1 としてΨv をセットし、続くステップS507で、フレーム位置i−1で用いる位置補正用パラメータpi-1 の値として0をセットする。 Subsequently, in step S505, a variable v indicating the number of the filter coefficient W i-1 used at the frame position i-1 is set to 0, and in step S506, the filter coefficient W i-1 used at the frame position i-1 is set. set the [psi v as, in subsequent step S507, the sets 0 as the value of the position correcting parameter p i-1 used in the frame position i-1.

続いて、ステップS508で、i、Wi およびpi の指定するフレーム(pi により補正されたフレーム位置iで、フィルタ係数Wi を使ってフィルタリングすることで生成されるフレーム)と、i−1、Wi-1 およびpi-1 の指定するフレーム(pi-1 により補正されたフレーム位置i−1で、フィルタ係数Wi-1 を使ってフィルタリングすることで生成されるフレーム)との間で、動き補償予測誤差電力の最小値σi 2 〔Wi , Wi-1 , pi , pi-1 〕を算出して、それを作業用メモリ123に格納する。 Subsequently, in step S508, a frame specified by i, W i and p i (a frame generated by filtering using the filter coefficient W i at the frame position i corrected by p i ), i− 1, a frame designated by W i-1 and p i-1 (a frame generated by filtering using a filter coefficient W i-1 at a frame position i-1 corrected by p i-1 ); The minimum value σ i 2 [W i , W i−1 , p i , p i−1 ] of the motion compensation prediction error power is calculated and stored in the work memory 123.

すなわち、i=1であるので、σ1 2 〔W1 , W0 , p1 , p0 〕を算出して、それを作業用メモリ123に格納するのである。 That is, since i = 1, σ 1 2 [W 1 , W 0 , p 1 , p 0 ] is calculated and stored in the work memory 123.

続いて、ステップS509で、pi-1 の値がP−1に到達したのか否かを判断して、P−1に到達していないことを判断するときには、ステップS510に進んで、pi-1 の値を1つインクリメントしてから、ステップS508の処理に戻る。 Subsequently, in step S509, it is determined whether or not the value of p i-1 has reached P-1, and when it is determined that it has not reached P-1, the process proceeds to step S510, where p i After incrementing the value of −1 by one, the processing returns to step S508.

一方、ステップS509の判断処理で、pi-1 の値がP−1に到達したことを判断するときには、ステップS511に進んで、変数vの値がN−1に到達したのか否かを判断して、N−1に到達していないことを判断するときには、ステップS512に進んで、変数vの値を1つインクリメントしてから、ステップS506の処理に戻る。 On the other hand, when it is determined in step S509 that the value of p i-1 has reached P-1, the process proceeds to step S511, where it is determined whether the value of variable v has reached N-1. When it is determined that N-1 has not been reached, the process proceeds to step S512, the value of the variable v is incremented by 1, and the process returns to step S506.

このようにして、i=1の場合において、pi-1 の値を0からP−1まで1つずつインクリメントするとともに、変数vの値を0からN−1まで1つずつインクリメントしながらステップS508の処理を実行することで、i=1、W1 (あるフィルタ係数)およびp1 (ある補正パラメータ)の指定するフレームと、i=0、W0 (W0 =Ψ0 , .... ,ΨN-1 )およびp0 (p0 =0, .... ,N−1)の指定するフレームとの間で動き補償予測誤差電力の最小値σ1 2 〔W1 , W0 , p1 , p0 〕を算出して、それらを作業用メモリ123に格納するのである。 In this way, in the case of i = 1, the value of p i-1 is incremented by 1 from 0 to P-1, and the value of variable v is incremented by 1 from 0 to N-1. By executing the processing of S508, i = 1, a frame designated by W 1 (a certain filter coefficient) and p 1 (a certain correction parameter), i = 0, W 0 (W 0 = Ψ 0 ,... , Ψ N-1 ) and p 0 (p 0 = 0,..., N-1) to specify the minimum motion compensation prediction error power σ 1 2 [W 1 , W 0 , p 1 , p 0 ] are calculated and stored in the working memory 123.

一方、ステップS511で、変数vの値がN−1に到達したことを判断するときには、ステップS513に進んで、作業用メモリ123に格納したσi 2 〔Wi , Wi-1 , pi , pi-1 〕(Wi-1 =Ψ0 , .... ,ΨN-1 , pi-1 =0, .... ,N−1)の中の最小値Si (Wi , pi )を特定して、それを作業用メモリ123に格納するとともに、そのSi (Wi , pi )を与えるWi-1 、pi-1 を、それぞれ^Wi-1 (Wi , pi )、^pi-1 (Wi , pi )として作業用メモリ123に格納する。 On the other hand, when it is determined in step S511 that the value of the variable v has reached N−1, the process proceeds to step S513, and σ i 2 [W i , W i−1 , p i stored in the work memory 123 is reached. , p i-1] (W i-1 = Ψ 0 , ...., Ψ N-1, p i-1 = 0, ...., N-1) the minimum value S i (W in i , p i ) is specified and stored in the working memory 123, and W i-1 and p i-1 giving its S i (W i , p i ) are respectively represented by ^ W i-1 (W i , p i ), ^ p i-1 (W i , p i ) are stored in the work memory 123.

すなわち、i=1の場合において、あるフィルタ係数W1 およびあるp1 について、ステップS508の処理を繰り返し実行することで求めたσ1 2 〔W1 , W0 , p1 , p0 〕(W0 =Ψ0 , .... ,ΨN-1 , p0 =0, .... ,N−1)の中の最小値S1 (W1 , p1 )を特定して、それを作業用メモリ123に格納するとともに、そのS1 (W1 , p1 )を与えるW0 、p0 を、それぞれ^W0 (W1 , p1 )、^p0 (W1 , p1 )として作業用メモリ123に格納するのである。 That is, when i = 1, σ 1 2 [W 1 , W 0 , p 1 , p 0 ] (W obtained by repeatedly executing the processing of step S508 for a certain filter coefficient W 1 and a certain p 1. 0 = Ψ 0 ,..., Ψ N−1 , p 0 = 0,..., N−1), and specify the minimum value S 1 (W 1 , p 1 ) W 0 and p 0 which are stored in the work memory 123 and give S 1 (W 1 , p 1 ) are represented by ^ W 0 (W 1 , p 1 ) and ^ p 0 (W 1 , p 1 ), respectively. Is stored in the working memory 123.

続いて、ステップS514で、pi の値がP−1に到達したのか否かを判断して、P−1に到達していないことを判断するときには、ステップS515に進んで、pi の値を1つインクリメントしてから、ステップS505の処理に戻る。 Subsequently, in step S514, the value of p i is determined whether or not reached the P-1, when it is determined that not reached P-1, the process proceeds to step S515, the value of p i Is incremented by 1, and the process returns to step S505.

一方、ステップS514の判断処理で、pi の値がP−1に到達したことを判断するときには、ステップS516に進んで、変数uの値がN−1に到達したのか否かを判断して、N−1に到達していないことを判断するときには、ステップS517に進んで、変数uの値を1つインクリメントしてから、ステップS503の処理に戻る。 On the other hand, in the determination processing in step S514, when the value of p i to determine the arrival at the P-1, the process proceeds to step S516, the value of the variable u is determined whether or not reaching the N-1 When it is determined that N-1 has not been reached, the process proceeds to step S517, the value of the variable u is incremented by 1, and the process returns to step S503.

このようにして、i=1の場合において、pi の値を0からP−1まで1つずつインクリメントするとともに、変数uの値を0からN−1まで1つずつインクリメントしながらステップS508/ステップS513の処理を実行することで、W1 の値(W1 =Ψ0 , .... ,ΨN-1 )およびpi の値(p1 =0, .... ,N−1)のそれぞれについて、σ1 2 〔W1 , W0 , p1 , p0 〕(W0 =Ψ0 , .... ,ΨN-1 , p0 =0, .... ,N−1)を求めて、その中の最小値S1 (W1 , p1 )を特定して作業用メモリ123に格納するとともに、そのS1 (W1 , p1 )を与えるW0 、p0 を、それぞれ^W0 (W1 , p1 )、^p0 (W1 , p1 )として作業用メモリ123に格納するのである。 In this way, when i = 1, the value of p i is incremented by 1 from 0 to P−1 and the value of variable u is incremented by 1 from 0 to N−1. by executing the processing in step S513, W 1 value (W 1 = Ψ 0, .... , Ψ N-1) and the value of p i (p 1 = 0, ...., N-1 ) Σ 1 2 [W 1 , W 0 , p 1 , p 0 ] (W 0 = Ψ 0 ,..., Ψ N−1 , p 0 = 0,..., N− 1) is obtained, the minimum value S 1 (W 1 , p 1 ) is specified and stored in the working memory 123, and W 0 , p 0 giving the S 1 (W 1 , p 1 ) is obtained. Are stored in the work memory 123 as ^ W 0 (W 1 , p 1 ) and ^ p 0 (W 1 , p 1 ), respectively.

そして、ステップS516で、変数uの値がN−1に到達したことを判断するときには、ステップS402の処理を終了する。   If it is determined in step S516 that the value of the variable u has reached N-1, the process of step S402 is terminated.

このようにして、ダウンサンプリング実行部122は、図13のフローチャートのステップS402の処理に入ると、図14のフローチャートを実行することで、i=1、W1 およびp1 の指定するフレームと、i=0、W0 およびp0 の指定するフレームとの間で、S1 (W1 , p1 )を算出して、それを作業用メモリ123に格納するとともに、そのS1 (W1 , p1 )を与えるW0 、p0 を、それぞれ^W0 (W1 , p1 )、^p0 (p1 , p1 )として作業用メモリ123に格納するように処理するのである。 In this way, when the downsampling execution unit 122 enters the process of step S402 of the flowchart of FIG. 13, by executing the flowchart of FIG. 14, the frame designated by i = 1, W 1 and p 1 , S 1 (W 1 , p 1 ) is calculated between i = 0, W 0 and the frame designated by p 0 , stored in the work memory 123, and S 1 (W 1 , W 0 and p 0 giving p 1 ) are processed to be stored in the work memory 123 as ^ W 0 (W 1 , p 1 ) and ^ p 0 (p 1 , p 1 ), respectively.

〔2−3〕ステップS403の処理の詳細
次に、図15のフローチャートに従って、図13のフローチャートのステップS403で実行する処理の詳細について説明する。
[2-3] Details of Processing in Step S403 Next, details of processing executed in step S403 of the flowchart of FIG. 13 will be described according to the flowchart of FIG.

ダウンサンプリング実行部122は、ステップS403の処理に入ると、図15のフローチャートに示すように、まず最初に、ステップS601で、フレーム位置iを示す変数iに2をセットする。   In step S403, the downsampling execution unit 122 first sets 2 to a variable i indicating the frame position i in step S601 as shown in the flowchart of FIG.

続いて、ステップS602で、フレーム位置iで用いるフィルタ係数Wi の番号を示す変数uに0をセットし、続くステップS603で、フレーム位置iで用いるフィルタ係数Wi としてΨu をセットし、続くステップS604で、フレーム位置iで用いる位置補正用パラメータpi の値として0をセットする。 Subsequently, in step S602, 0 is set to the variable u indicating the number of the filter coefficient W i used at the frame position i, and Ψ u is set as the filter coefficient W i used at the frame position i in the subsequent step S603. In step S604, 0 is set as the value of the position correction parameter p i used at the frame position i.

続いて、ステップS605で、フレーム位置i−1で用いるフィルタ係数Wi-1 の番号を示す変数vに0をセットし、続くステップS606で、フレーム位置i−1で用いるフィルタ係数Wi-1 としてΨv をセットし、続くステップS607で、フレーム位置i−1で用いる位置補正用パラメータpi-1 の値として0をセットする。 Subsequently, in step S605, 0 is set to the variable v indicating the number of the filter coefficient W i-1 used at the frame position i-1, and in step S606, the filter coefficient W i-1 used at the frame position i-1. set the [psi v as, in subsequent step S607, the sets 0 as the value of the position correcting parameter p i-1 used in the frame position i-1.

続いて、ステップS608で、i、Wi およびpi の指定するフレーム(pi により補正されたフレーム位置iで、フィルタ係数Wi を使ってフィルタリングすることで生成されるフレーム)と、i−1、Wi-1 およびpi-1 の指定するフレーム(pi-1 により補正されたフレーム位置i−1で、フィルタ係数Wi-1 を使ってフィルタリングすることで生成されるフレーム)との間で、動き補償予測誤差電力の最小値σi 2 〔Wi , Wi-1 , pi , pi-1 〕を算出する。 Subsequently, in step S608, a frame designated by i, W i and p i (a frame generated by filtering using the filter coefficient W i at the frame position i corrected by p i ), i− 1, a frame designated by W i-1 and p i-1 (a frame generated by filtering using a filter coefficient W i-1 at a frame position i-1 corrected by p i-1 ); Between the motion compensation prediction error powers σ i 2 [W i , W i−1 , p i , p i−1 ].

続いて、ステップS609で、σi 2 〔Wi , Wi-1 , pi , pi-1 〕+Si-1 (Wi-1 , pi-1 )を算出して作業用メモリ123に格納する。このときに用いるSi-1 (Wi-1 , pi-1 )については、図14のフローチャートの処理や後述するステップS614の処理で求められて作業用メモリ123に格納されているので、それを用いる。 Subsequently, in step S609, σ i 2 [W i , W i−1 , p i , p i−1 ] + S i−1 (W i−1 , p i−1 ) is calculated and the working memory 123 is calculated. To store. Since S i-1 (W i-1 , p i-1 ) used at this time is obtained in the process of the flowchart of FIG. 14 and the process of step S614 described later, it is stored in the work memory 123. Use it.

続いて、ステップS610で、pi-1 の値がP−1に到達したのか否かを判断して、P−1に到達していないことを判断するときには、ステップS611に進んで、pi-1 の値を1つインクリメントしてから、ステップS608の処理に戻る。 Subsequently, in step S610, it is determined whether or not the value of p i-1 has reached P-1, and when it is determined that the value has not reached P-1, the process proceeds to step S611, where p i After incrementing the value of −1 by one, the processing returns to step S608.

一方、ステップS610の判断処理で、pi-1 の値がP−1に到達したことを判断するときには、ステップS612に進んで、変数vの値がN−1に到達したのか否かを判断して、N−1に到達していないことを判断するときには、ステップS613に進んで、変数vの値を1つインクリメントしてから、ステップS606の処理に戻る。 On the other hand, when it is determined in step S610 that the value of p i-1 has reached P-1, the process proceeds to step S612 to determine whether the value of variable v has reached N-1. If it is determined that N-1 has not been reached, the process proceeds to step S613, the value of the variable v is incremented by 1, and the process returns to step S606.

このようにして、pi-1 の値を0からP−1まで1つずつインクリメントするとともに、変数vの値を0からN−1まで1つずつインクリメントしながらステップS608/ステップS609の処理を実行することで、i、Wi (あるフィルタ係数)およびpi (ある補正パラメータ)の指定するフレームと、i−1、Wi-1 (Wi-1 =Ψ0 , .... ,ΨN-1 )およびpi-1 (pi-1 =0, .... ,N−1)の指定するフレームとの間で動き補償予測誤差電力の最小値σ1 2 〔Wi , Wi-1 , pi , pi-1 〕を算出して、その算出したσ1 2 〔Wi , Wi-1 , pi , pi-1 〕と、そのi−1、Wi-1 (Wi-1 =Ψ0 , .... ,ΨN-1 )およびpi-1 (pi-1 =0, .... ,N−1)の指定するフレームのそれぞれが持つ先頭のフレーム位置からの動き補償予測誤差電力の総和Si-1 (Wi-1 , pi-1 )との加算値を算出し、それを作業用メモリ123に格納するのである。 In this manner, the increments the value of p i-1 from 0 one by one until the P-1, the processing of steps S608 / Step S609 while incrementing one by one the value of the variable v from 0 to N-1 As a result of execution, frames designated by i, W i (a certain filter coefficient) and p i (a certain correction parameter), and i−1, W i−1 (W i−1 = Ψ 0 ,..., Ψ N−1 ) and p i−1 (p i−1 = 0,..., N−1) and the minimum value σ 1 2 [W i , W i-1 , p i , p i-1 ] is calculated, and the calculated σ 1 2 [W i , W i-1 , p i , p i-1 ] and its i-1, W i are calculated. −1 (W i−1 = Ψ 0 ,..., Ψ N−1 ) and p i−1 (p i−1 = 0,..., N−1) Sum S i-1 (W of motion compensation prediction error power from the leading frame position i-1 , p i-1 ) are calculated and stored in the work memory 123.

一方、ステップS612で、変数vの値がN−1に到達したことを判断するときには、ステップS614に進んで、作業用メモリ123に格納したσi 2 〔Wi , Wi-1 , pi , pi-1 〕+Si-1 (Wi-1 , pi-1 )(Wi-1 =Ψ0 , .... ,ΨN-1 , pi-1 =0, .... ,N−1)の中の最小値Si (Wi , pi )を特定して、それを作業用メモリ123に格納するとともに、そのSi (Wi , pi )を与えるWi-1 、pi-1 を、それぞれ^Wi-1 (Wi , pi )、^pi-1 (Wi , pi )として作業用メモリ123に格納する。 On the other hand, when it is determined in step S612 that the value of the variable v has reached N−1, the process proceeds to step S614, and σ i 2 [W i , W i−1 , p i stored in the work memory 123 is reached. , p i-1 ] + S i-1 (W i-1 , p i-1 ) (W i-1 = Ψ 0 , ...., Ψ N-1 , p i-1 = 0, ... , N−1), the minimum value S i (W i , p i ) is identified and stored in the working memory 123, and W i giving the S i (W i , p i ) is given. -1 and p i-1 are stored in the work memory 123 as ^ W i-1 (W i , p i ) and ^ p i-1 (W i , p i ), respectively.

すなわち、あるフィルタ係数Wi およびあるpi について、ステップS608/ステップS609の処理を繰り返し実行することで求めたσi 2 〔Wi , Wi-1 , pi , pi-1 〕+Si-1 (Wi-1 , pi-1 )(Wi-1 =Ψ0 , .... ,ΨN-1 , pi-1 =0, .... ,N−1)の中の最小値Si (Wi , pi )を特定して、それを作業用メモリ123に格納するとともに、そのSi (Wi , pi )を与えるWi-1 、pi-1 を、それぞれ^Wi-1 (Wi , pi )、^pi-1 (Wi , pi )として作業用メモリ123に格納するのである。 That is, for a given filter coefficient W i and some p i, step S608 / Step sigma i 2 treatment was determined by repeated execution of S609 [W i, W i-1, p i, p i-1 ] + S i −1 (W i−1 , p i−1 ) (W i−1 = Ψ 0 ,..., Ψ N−1 , p i−1 = 0,..., N−1) The minimum value S i (W i , p i ) is specified and stored in the work memory 123, and W i-1 and p i-1 giving the S i (W i , p i ) are determined. Are stored in the work memory 123 as ^ W i-1 (W i , p i ) and ^ p i-1 (W i , p i ), respectively.

続いて、ステップS615で、pi の値がP−1に到達したのか否かを判断して、P−1に到達していないことを判断するときには、ステップS616に進んで、pi の値を1つインクリメントしてから、ステップS605の処理に戻る。 Subsequently, in step S615, the value of p i is determined whether or not reached the P-1, when it is determined that not reached P-1, the process proceeds to step S616, the value of p i Is incremented by 1, and the process returns to step S605.

一方、ステップS615の判断処理で、pi の値がP−1に到達したことを判断するときには、ステップS617に進んで、変数uの値がN−1に到達したのか否かを判断して、N−1に到達していないことを判断するときには、ステップS618に進んで、変数uの値を1つインクリメントしてから、ステップS603の処理に戻る。 On the other hand, in the determination processing in step S615, when the value of p i to determine the arrival at the P-1, the process proceeds to step S617, the value of the variable u is determined whether or not reaching the N-1 , When it is determined that N−1 has not been reached, the process proceeds to step S618, the value of the variable u is incremented by 1, and the process returns to step S603.

このようにして、pi の値を0からP−1まで1つずつインクリメントするとともに、変数uの値を0からN−1まで1つずつインクリメントしながらステップS608/ステップS609/ステップS614の処理を実行することで、Wi の値(Wi =Ψ0 , .... ,ΨN-1 )およびpi の値(pi =0, .... ,N−1)のそれぞれについて、σi 2 〔Wi , Wi-1 , pi , pi-1 〕+Si-1 (Wi-1 , pi-1 )(Wi-1 =Ψ0 , .... ,ΨN-1 , pi-1 =0, .... ,N−1)を求めて、その中の最小値Si (Wi , pi )を特定して作業用メモリ123に格納するとともに、そのSi (Wi , pi )を与えるWi-1 、pi-1 を、それぞれ^Wi-1 (Wi , pi )、^pi-1 (Wi , pi )として作業用メモリ123に格納するのである。 In this manner, the value of p i is incremented by one from 0 to P-1, the process of step S608 / Step S609 / Step S614 while incrementing the value of the variable u by one from 0 to N-1 by the execution, the value of W i (W i = Ψ 0 , ...., Ψ N-1) and the value for p i (p i = 0, ...., N-1) for each of the , Σ i 2 [W i , W i−1 , p i , p i−1 ] + S i−1 (W i−1 , p i−1 ) (W i−1 = Ψ 0 ,..., Ψ N−1 , p i−1 = 0,..., N−1), the minimum value S i (W i , p i ) is specified and stored in the work memory 123. And W i-1 and p i-1 that give S i (W i , p i ) are respectively represented as ^ W i-1 (W i , p i ) and ^ p i-1 (W i , p i). ) In the work memory 123.

一方、ステップS617で、変数uの値がN−1に到達したことを判断するときには、ステップS618に進んで、変数iの値がJ/M−1に到達したのか否かを判断して、J/M−1に到達していないことを判断するときには、ステップS619に進んで、変数iの値を1つインクリメントしてから、次のフレーム位置について処理を行うべく、ステップS602の処理に戻る。   On the other hand, when it is determined in step S617 that the value of the variable u has reached N-1, the process proceeds to step S618 to determine whether the value of the variable i has reached J / M-1. When it is determined that J / M-1 has not been reached, the process proceeds to step S619, the value of the variable i is incremented by one, and then the process returns to the process of step S602 to perform the process for the next frame position. .

そして、ステップS618で、変数iの値がJ/M−1に到達したことを判断するときには、図13のフローチャートのステップS403の処理を終了する。   If it is determined in step S618 that the value of the variable i has reached J / M-1, the process of step S403 in the flowchart of FIG. 13 ends.

このようにして、ダウンサンプリング実行部122は、図13のフローチャートのステップS403の処理に入ると、図15のフローチャートを実行することで、i、Wi およびpi の指定するフレームと、i−1、Wi-1 およびpi-1 の指定するフレームとの間で、Si (Wi , pi )を算出して、それを作業用メモリ123に格納するとともに、そのSi (Wi , pi )を与えるWi-1 、pi-1 を、それぞれ^Wi-1 (Wi , pi )、^pi-1 (Wi , pi )として作業用メモリ123に格納するように処理するのである。 In this way, the down-sampling execution unit 122 starts the processing of step S403 in the flowchart of FIG. 13, by executing the flowchart of FIG. 15, i, a frame designated by W i and p i, i- 1, S i (W i , p i ) is calculated between the frames specified by W i−1 and p i−1 , stored in the work memory 123, and the S i (W i, a W i-1, p i- 1 to give p i), respectively ^ W i-1 (W i , p i), ^ p i-1 (W i, the work memory 123 as a p i) It is processed to store.

〔2−4〕処理の概要
このように、図9のように構成されるダウンサンプリング実行部122は、まず最初に、各フィルタ係数および各位置補正用パラメータ値のそれぞれを使って、等間隔のダウンサンプリングにより規定されるフレーム位置の近傍に位置するフレームをフィルタリングすることでフレームを生成して、図5に示すように、その生成したフレームのそれぞれについて、1つ前のフレーム位置において各フィルタ係数および各位置補正用パラメータ値の選択に対応付けて同様に生成したフレームのそれぞれとの間で動き補償予測誤差電力を算出し、その算出した動き補償予測誤差電力とその算出対象となった参照フレームの持つ動き補償予測誤差電力の総和との加算値を求めて、それらの中の最小値を特定することで、1つ前のフレーム位置における最適なフィルタ係数および位置補正用パラメータ値を求めるという処理を、最終のフレーム位置まで繰り返して実行する。
[2-4] Outline of Processing As described above, the downsampling execution unit 122 configured as shown in FIG. 9 first uses each filter coefficient and each parameter value for position correction, and uses an equal interval. A frame is generated by filtering a frame located in the vicinity of a frame position defined by downsampling, and each filter coefficient is generated at the previous frame position for each of the generated frames as shown in FIG. And motion compensation prediction error power between each of the similarly generated frames in association with the selection of each position correction parameter value, and the calculated motion compensation prediction error power and the reference frame that is the calculation target By adding the sum of motion compensation prediction error power and the minimum value among them, the previous value is determined. The process of obtaining the optimum filter coefficient and position correction parameter value at the frame position is repeated until the final frame position.

続いて、最終のフレーム位置において算出した動き補償予測誤差電力の総和について、それらの中の最小値を持つフレームを検出することで、最終のフレーム位置における最適なフィルタ係数および位置補正用パラメータ値を検出して、その検出したフィルタ係数および位置補正用パラメータ値を起点として先に特定したフィルタ係数および位置補正用パラメータ値を先頭のフレーム位置に向けて辿ることで、等間隔のダウンサンプリングにより規定されるフレーム位置のそれぞれについて最適なフィルタ係数および位置補正用パラメータ値を抽出する。   Subsequently, by detecting the frame having the minimum value among the motion compensated prediction error powers calculated at the final frame position, the optimum filter coefficient and position correction parameter value at the final frame position are obtained. By detecting and tracing the filter coefficient and position correction parameter value specified above starting from the detected filter coefficient and position correction parameter value toward the beginning frame position, it is defined by equal sampling downsampling. The optimum filter coefficient and position correction parameter value are extracted for each frame position.

そして、最後に、それらの抽出した最適なフィルタ係数および位置補正用パラメータ値を用いて各フレーム位置においてフィルタリングを実行することで、高フレームレート映像信号から低フレームレート映像信号へのフレームレート変換処理を実行する。   Finally, a frame rate conversion process from a high frame rate video signal to a low frame rate video signal is performed by performing filtering at each frame position using the extracted optimum filter coefficient and position correction parameter value. Execute.

〔3〕本発明の有効性を検証するために行った実験について
次に、本発明の有効性を検証するために行った実験について説明する。
[3] Experiments performed to verify the effectiveness of the present invention Next, experiments performed to verify the effectiveness of the present invention will be described.

この実験は、フレーム間引きの基準となる高フレームレート映像として、高速度カメラで撮影したRGBカラー映像を用いた。その高フレームレート映像のフレームレートは1000〔フレーム/秒〕、総フレーム数は480〔フレーム〕、解像度は640×480〔画素〕である。また、映像素材はミニカートの走行シーンである。   In this experiment, an RGB color image captured by a high-speed camera was used as a high frame rate image serving as a reference for frame thinning. The frame rate of the high frame rate video is 1000 [frames / second], the total number of frames is 480 [frames], and the resolution is 640 × 480 [pixels]. The video material is a mini-cart running scene.

なお、動き補償時のブロックサイズは16×16〔画素〕とした。また、フレーム間予測は片方向予測とし、参照フレームは直前フレームとした。また、動き推定アルゴリズムとしてはSSD最小化に基づく全探索を行った。   The block size at the time of motion compensation is 16 × 16 [pixel]. Further, the inter-frame prediction is unidirectional prediction, and the reference frame is the immediately preceding frame. As a motion estimation algorithm, a full search based on SSD minimization was performed.

この実験では、ダウンサンプリング比Mの値を32とし、フィルタ係数のタップ長(2Δ+1)を規定するΔの値を1としたときにおける、予測画像のPSNRを従来技術である平均値フィルタと比較することで行った。   In this experiment, the PSNR of the predicted image is compared with a conventional average value filter when the value of the downsampling ratio M is 32 and the value of Δ that defines the tap length (2Δ + 1) of the filter coefficient is 1. I went there.

図16に、比較結果を図示する。ここで、カッコ内は平均二乗誤差の値である。平均値フィルタはフィルタ係数を(1/3, 1/3, 1/3)としたフィルタである。本発明については、N(フィルタ係数集合に属するフィルタ係数の数)の値として、16、64の2通りを設定した。   FIG. 16 illustrates the comparison result. Here, the values in parentheses are the mean square error values. The average value filter is a filter having filter coefficients (1/3, 1/3, 1/3). In the present invention, two values of 16, 64 are set as the value of N (the number of filter coefficients belonging to the filter coefficient set).

この図16に示す比較結果から分かるように、本発明は、平均値フィルタに対して0.16〔db〕のPSNR向上を実現していることが確認できる。これから、本発明の有効性を検証することができた。   As can be seen from the comparison results shown in FIG. 16, it can be confirmed that the present invention achieves a PSNR improvement of 0.16 [db] with respect to the average value filter. From this, the effectiveness of the present invention could be verified.

図示実施例に従って本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、実施例では、1つ前に選択したフレームとの間で動き補償予測誤差電力を算出するようにしているが、選択済みの複数のフレームとの間で動き補償予測誤差電力を算出するようにしてもよい。   Although the present invention has been described with reference to the illustrated embodiments, the present invention is not limited thereto. For example, in the embodiment, the motion compensation prediction error power is calculated with respect to the previously selected frame, but the motion compensation prediction error power is calculated with a plurality of selected frames. It may be.

本発明は高フレームレート映像信号から低フレームレート映像信号へフレームレート変換を実行するときに適用できるものであり、本発明を適用することで、高フレームレート映像信号に対してのダウンサンプリングにより得られた所望のフレームレートの映像信号を符号化する場合に、従来のフレーム間引き処理により得られた映像信号よりも符号量を低く抑えることができるようになるとともに、時間方向のエイリアシングに起因する画質劣化を防止することができるようになる。   The present invention can be applied when performing frame rate conversion from a high frame rate video signal to a low frame rate video signal. By applying the present invention, the present invention can be obtained by downsampling a high frame rate video signal. When a video signal having a desired frame rate is encoded, the amount of code can be kept lower than the video signal obtained by the conventional frame thinning process, and the image quality caused by time-direction aliasing can be reduced. Deterioration can be prevented.

1 フレームレート変換装置
10 高フレームレート映像ファイル
11 低フレームレート映像ファイル
12 フレームレートダウンサンプリング部
120 動き補償予測誤差算出部
121 フィルタ係数記憶部
122 ダウンサンプリング実行部
123 作業用メモリ
1200 動き推定部
1220 入力部
1221 処理フレーム位置選択部
1222 処理フィルタ係数選択部
1223 参照フィルタ係数決定部
1224 全フレーム位置終了判定部
1225 累積予測誤差最小化最終フィルタ係数検出部
1226 決定参照フィルタ係数追跡部
1227 フィルタリング実行部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Frame rate conversion apparatus 10 High frame rate video file 11 Low frame rate video file 12 Frame rate downsampling part 120 Motion compensation prediction error calculation part 121 Filter coefficient memory | storage part 122 Downsampling execution part 123 Working memory 1200 Motion estimation part 1220 Input Unit 1221 Processing frame position selection unit 1222 Processing filter coefficient selection unit 1223 Reference filter coefficient determination unit 1224 All frame position end determination unit 1225 Cumulative prediction error minimized final filter coefficient detection unit 1226 Determination reference filter coefficient tracking unit 1227 Filtering execution unit

Claims (9)

等間隔のフレーム位置において、予め用意するフィルタ係数集合の中からフィルタ係数を選択し、高フレームレート映像信号の複数フレームをそのフィルタ係数を用いてフィルタリングすることでダウンサンプリングを実行するフレームレート変換方法であって、
等間隔のフレーム位置において、各フィルタ係数を用いる場合に生成される複数フレームのそれぞれについて、規定数前のフレーム位置において生成される複数フレームのそれぞれとの間で、ダウンサンプリングにより生成される低フレームレート映像信号の符号化効率を示す値を算出し、それに基づいて、先頭のフレーム位置からの符号化効率表示値の総和を最小化するつながりを持つフレームの生成に用いられるフィルタ係数を特定することを、先頭のフレーム位置から最終のフレーム位置に向けて繰り返し実行する過程と、
前記繰り返しの実行を終えたフレーム位置において生成される複数フレームの中から、前記符号化効率表示値の総和の最小値を持つフレームを検出することで、その総和の最小値を持つフレームの生成に用いられるフィルタ係数を検出する過程と、
前記検出したフィルタ係数を起点として前記特定したフィルタ係数を辿ることで、各フレーム位置で用いるフィルタ係数を選択する過程とを備えることを、
特徴とするフレームレート変換方法。
A frame rate conversion method for performing downsampling by selecting a filter coefficient from a set of filter coefficients prepared in advance at equally spaced frame positions and filtering a plurality of frames of a high frame rate video signal using the filter coefficient Because
A low frame generated by down-sampling between each of a plurality of frames generated when using each filter coefficient at an equally spaced frame position and each of a plurality of frames generated at a frame position a predetermined number before. A value indicating the coding efficiency of the rate video signal is calculated, and based on the value, a filter coefficient used for generating a frame having a connection that minimizes the sum of the coding efficiency display values from the head frame position is specified. Repeatedly executing from the first frame position toward the last frame position,
By detecting a frame having the minimum sum of the encoding efficiency display values from a plurality of frames generated at the frame position where the execution of the repetition has been completed, a frame having the minimum sum is generated. Detecting the filter coefficients used;
Selecting a filter coefficient to be used at each frame position by tracing the specified filter coefficient from the detected filter coefficient as a starting point,
A featured frame rate conversion method.
請求項1に記載のフレームレート変換方法において、
等間隔のフレーム位置を補正する位置補正用パラメータを設定する過程を備え、
前記実行する過程では、前記位置補正用パラメータにより補正されるフレーム位置において生成される複数フレームについても、等間隔のフレーム位置において生成されるフレームに含める形で処理を実行することを、
特徴とするフレームレート変換方法。
The frame rate conversion method according to claim 1,
Comprising a step of setting a parameter for position correction for correcting frame positions at equal intervals,
In the process of executing, the processing is executed in such a manner that a plurality of frames generated at the frame position corrected by the position correction parameter are included in the frames generated at equally spaced frame positions.
A featured frame rate conversion method.
請求項1または2に記載のフレームレート変換方法において、
前記実行する過程では、前記算出した符号化効率表示値とその算出対象となった規定数前のフレーム位置にあるフレームの持つ符号化効率表示値の総和との加算値を求めて、それらの中の最小値を特定することで、先頭のフレーム位置からの符号化効率表示値の総和を最小化するつながりを持つフレームの生成に用いられるその規定数前のフレーム位置におけるフィルタ係数を特定するとともに、その加算値をその特定元のフレームの持つ符号化効率表示値の総和として設定することを、
特徴とするフレームレート変換方法。
The frame rate conversion method according to claim 1 or 2,
In the execution process, an addition value of the calculated encoding efficiency display value and the sum of the encoding efficiency display values of the frames at the frame position before the specified number as the calculation target is obtained, and among them, By specifying the minimum value of, the filter coefficient at the frame position before the specified number used to generate a frame having a connection that minimizes the sum of the encoding efficiency display values from the head frame position is specified, and Setting the added value as the sum of the encoding efficiency display values of the original frame,
A featured frame rate conversion method.
請求項1ないし3のいずれか1項に記載のフレームレート変換方法において、
前記実行する過程では、前記符号化効率表示値として、動き補償予測誤差電力を算出することを、
特徴とするフレームレート変換方法。
The frame rate conversion method according to any one of claims 1 to 3,
In the process of executing, calculating the motion compensation prediction error power as the coding efficiency display value,
A featured frame rate conversion method.
請求項1ないし3のいずれか1項に記載のフレームレート変換方法において、
前記実行する過程では、前記符号化効率表示値として、所定の符号化器を用いて符号化する場合に得られる符号化コストを算出することを、
特徴とするフレームレート変換方法。
The frame rate conversion method according to any one of claims 1 to 3,
In the process of executing, calculating the encoding cost obtained when encoding using a predetermined encoder as the encoding efficiency display value,
A featured frame rate conversion method.
等間隔のフレーム位置において、予め用意するフィルタ係数集合の中からフィルタ係数を選択し、高フレームレート映像信号の複数フレームをそのフィルタ係数を用いてフィルタリングすることでダウンサンプリングを実行するフレームレート変換装置であって、
等間隔のフレーム位置において、各フィルタ係数を用いる場合に生成される複数フレームのそれぞれについて、規定数前のフレーム位置において生成される複数フレームのそれぞれとの間で、ダウンサンプリングにより生成される低フレームレート映像信号の符号化効率を示す値を算出し、それに基づいて、先頭のフレーム位置からの符号化効率表示値の総和を最小化するつながりを持つフレームの生成に用いられるフィルタ係数を特定することを、先頭のフレーム位置から最終のフレーム位置に向けて繰り返し実行する手段と、
前記繰り返しの実行を終えたフレーム位置において生成される複数フレームの中から、前記符号化効率表示値の総和の最小値を持つフレームを検出することで、その総和の最小値を持つフレームの生成に用いられるフィルタ係数を検出する手段と、
前記検出したフィルタ係数を起点として前記特定したフィルタ係数を辿ることで、各フレーム位置で用いるフィルタ係数を選択する手段とを備えることを、
特徴とするフレームレート変換装置。
A frame rate conversion device that performs downsampling by selecting a filter coefficient from a set of filter coefficients prepared in advance at equally spaced frame positions and filtering a plurality of frames of a high frame rate video signal using the filter coefficient Because
A low frame generated by down-sampling between each of a plurality of frames generated when using each filter coefficient at an equally spaced frame position and each of a plurality of frames generated at a frame position a predetermined number before. A value indicating the coding efficiency of the rate video signal is calculated, and based on the value, a filter coefficient used for generating a frame having a connection that minimizes the sum of the coding efficiency display values from the head frame position is specified. Means for repeatedly executing from the first frame position toward the last frame position,
By detecting a frame having the minimum sum of the encoding efficiency display values from a plurality of frames generated at the frame position where the execution of the repetition has been completed, a frame having the minimum sum is generated. Means for detecting the filter coefficients used;
Means for selecting a filter coefficient to be used at each frame position by tracing the specified filter coefficient starting from the detected filter coefficient,
A frame rate conversion device.
請求項6に記載のフレームレート変換装置において、
等間隔のフレーム位置を補正する位置補正用パラメータを設定する手段を備え、
前記実行する手段は、前記位置補正用パラメータにより補正されるフレーム位置において生成される複数フレームについても、等間隔のフレーム位置において生成されるフレームに含める形で処理を実行することを、
特徴とするフレームレート変換装置。
The frame rate conversion device according to claim 6, wherein
Means for setting position correction parameters for correcting equally spaced frame positions;
The executing means executes processing in such a manner that a plurality of frames generated at a frame position corrected by the position correction parameter are included in frames generated at equally spaced frame positions.
A frame rate conversion device.
請求項6または7に記載のフレームレート変換装置において、
前記実行する手段は、前記算出した符号化効率表示値とその算出対象となった規定数前のフレーム位置にあるフレームの持つ符号化効率表示値の総和との加算値を求めて、それらの中の最小値を特定することで、先頭のフレーム位置からの符号化効率表示値の総和を最小化するつながりを持つフレームの生成に用いられるその規定数前のフレーム位置におけるフィルタ係数を特定するとともに、その加算値をその特定元のフレームの持つ符号化効率表示値の総和として設定することを、
特徴とするフレームレート変換装置。
The frame rate conversion device according to claim 6 or 7,
The means for executing obtains an added value of the calculated encoding efficiency display value and the sum of the encoding efficiency display values of the frames at the frame position before the specified number as the calculation target, and among them, By specifying the minimum value of, the filter coefficient at the frame position before the specified number used to generate a frame having a connection that minimizes the sum of the encoding efficiency display values from the head frame position is specified, and Setting the added value as the sum of the encoding efficiency display values of the original frame,
A frame rate conversion device.
請求項1ないし5のいずれか1項に記載のフレームレート変換方法をコンピュータに実行させるためのフレームレート変換プログラム。   6. A frame rate conversion program for causing a computer to execute the frame rate conversion method according to claim 1.
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