JPH01318491A - 動き検出回路及びエッジ検出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はテレビジョン信号に含まれた画像の動きの程度
を検出する動き検出回路にかかり、特に、ＮＴＳＣ方式
のような色信号が輝度信号の高域部分に周波数多重され
た、複合カラーテレビジョン信号に含まれる画像の動き
を検出するに好適な動き検出回路に関する。

〔従来の技術〕

複合カラーテレビジョン信号としてＮＴＳＣ方式を例に
取ると、色信号を伝送するのに色副搬送波を色信号で変
調し、４．２ＭＨｚの映像信号帯域中の２１〜４．２Ｍ
Ｈ５の部分に多重している。このとき、色副搬送波周波
数ｆｓｃ　（約１５８ＭＨｚ）と水平走査周波数ｆｈと
は、 ｌ という関係を持つ。また、水平走査周波数ｆｈと垂直走
査周波数ｆｖとは、 という関係を持つ。したがって、色副搬送波の位相は１
フレ一ム周期離れた信号間で逆相になっている。この性
質を利用して静止画に対しては、フレーム間の和で輝度
信号を、差で色信号を分離することが可能となる。これ
により、クロスカラー、ドツト妨害などのクロスコンポ
ーネント成分の除去を、はぼ完全に行うことができ、高
画質化が因れる。

しかし、動画像に対してこのようなフレーム間処理を行
うと、二重像となったシ、クロスコンポーネント成分の
除去効果がなくなりドツト妨害を生じるなどの画質劣化
を生じる。

これに対し、たとえば１フレ一ム周期離れた信号間の差
から画像の動きを検出し、検出した画像の動きが小さい
ならば静止画であるとしてフレーム間処理を行って輝度
信号と色信号を分離し、画像の動きが大きいならば動画
像であるとしてフィールド内処理を行って輝度信号と色
信号を分離するといった動き適応型の処理が考えられる
。

一方、ＮＴＳＣ方式で行っているインタレース走査を、
受像機側で走査線を補関し、順次走査信号に変換して表
示するという技術がある。フィールドメモリを利用し、
１フイールド前の走査線信号を用いて補間走査線信号を
作成し、順次走査に変換して表示すれば、横線のエツジ
部に生じるラインフリッカを除去でき、垂直解像度を改
善できる。

但し、このフィールド間補間は静止画に対して大きな効
果が得られるが、動画に対しては、くし歯状の二重像を
生じるなど、大きな劣化を生じる。

これＫたいしても、たとえば１フレ一ム間差信号を基に
画像の動きを検出し、画像の動きが小さいならばフィー
ルド間補間を行い、画像の動きが大きいときは伝送され
たフィールド内の走査線信号を用いて補間走査線信号を
作成するといった動き適応型の処理が考えられる。

上記動き適応型の処理においては、テレビジョン信号に
含まれる画像の動きをいかに正確に検出するかにより、
画質が大きく左右される。

特開昭６０−１０６２８８号公報にみられる従来例では
、色信号の極性反転を行って複合カラーテレビジョン信
号のフレーム差分信号を求める手段と、輝度信号の画素
差分信号の絶対値または空間的に近傍な複数の画素差分
信号の絶対値の累積値を求める手段とから動き検出回路
を構成し、該絶対値または該累積値と前記フレーム差分
信号とから、テレビジョン信号に含まれる画像の動きの
程度を検出することによυ、動き検出精度の向上を図っ
ている。

本従来例の構成を第６図面の簡単な説明する。

第６図において、１０１は入力端子、１０２はアナログ
・ディジタル変換回路（以下、ＡＤＣと略す）、１０３
はフレームメモリ、１０４，１１７，１２１．１２２は
減算回路、１０５，１２３，１２４は低域通過フィルタ
（以下、ＬＰＦと略す）、１０６　、１１８　、１２５
　、１２６は絶対値回路、１０７，１１（Ｓ、１１９　
は遅延回路、１０８は変換回路、１０９は出力端子、１
１０，１１１はラインメモリ、１１２，１１３，１１４
，１２９は係数回路、１１５．１２０，１２７，１２８
は加算回路である。

入力端子１０１には色副搬送波周波数ｆｓｃの４倍の周
波数でサンプリングされた複合カラーテレビジョン信号
が供給される。まず、フレームメモリ１０３、減算回路
１０４、ＬＰＦ１０５、絶対値回路１０６を用いて、輝
度信号低域成分のフレーム差の絶対値が算出される。

一方、ラインメモリ１１０，１１１　、係数回路１１２
゜１１３．１１４、加算回路１１５による垂直方向５ｉ
ｎ２形の高域通過フィルタ（以下、ＨＰＦと略す）によ
シ垂直方向のエツジ情報を求めた後、水平方向隣接画素
間の差分の絶対値を算出し、さらに隣接画素間の和を求
めている。また、ラインメモリ１１０゜１１１、ＬＰＦ
ｌ　２５　、１２４、絶対値回路１２５　、１２６によ
シ輝度信号低域成分の垂直エツジ情報を求めている。

上記エツジ情報を加算した後、フレーム差絶対値信号と
ともに変換回路１０８に入力し、画像の動き信号を出力
端子１０９に得ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来例におけるエツジ情報算出回路の通過周波数領
域を、水平空間周波数μと垂直空間周波数νで表すと第
７図および第７図および第８図のようになる。第７図お
よび第８図において、色副搬送波周波数ｆｓｃは２ライ
ン間で位相が反転していることから、μ＝１５８　ＣＭ
Ｈｚ　）、ν＝５２５／４（１ｉｎｅｓ　ｐｅｒ　ｈｅ
ｉｇｈｔ　、　ｌｐｈ　）の位置で表され、色信号はこ
の周辺に分布する。

減算回路１１７の出力信号の通過帯域を第７図において
斜線で示す。なお、ここでは通過帯域を一６ｄｂとして
表した。第７図から明らかのように、水平通過帯域の中
心周波数が７．１６ＭＨｚと高く、映像信号の存在しな
い部分を検出しているとともに、色信号の存在によって
、エツジ有９と誤検出をしてしまう。

次に、加算回路１２７の出力信号の通過帯域を第８図に
おいて斜線で示す。第８図かられかるように、輝度信号
低域成分の垂直エツジのみが検出される。

一方、画像の動き検出において、色信号の影響を除去す
るためのＬＰＦとして、ｃｏｓ２型のフィルタでよいと
している。このとき、−６ｄｂとなる周波数は約１．８
　Ｍ　Ｈｚとなるが、これでは検出領域が狭くなりすぎ
、画像の細かいパターンの動きを検出できない。また、
反対に、とのＬＰＦの通過帯域をあまり広くとシすぎる
と、色信号の影響によシ静止画であっても動画と判断さ
れるおそれがある。

以上のように本従来例では、画像の水平エツジを正確に
検出することができず、色信号のエツジ検出についても
考慮がされていなかった。また、垂直エツジ検出用にラ
インメモリを必要とし、回路規模が大きくなっていた。

本発明の目的は上記問題点を解決し、画像の正確なエツ
ジ検出を可能とすることにあり、これによシ画像の正確
な動き検出を可能とした動き検出回路を提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、通過帯域の中心周波数がｆｓｃ／２、帯域
中が士ｆｓｃ／４以下の帯域通過フィルタ（以下、ＢＰ
Ｆと略す）により、画像の水平エツジ検出回路を構成し
、垂直エツジ検出用のラインメモリとして、動画用の輝
度信号色信号分離（以下、ＹＣ分離と略す）用のライン
くし形フィルタで用いるラインメモリを共用するように
構成し、このエツジ検出回路で検出したエツジ信号が大
きい場合は、動き検出回路の検出感度が低くなるように
検出特性を制御することによシ達成される。

〔作用〕

上記水平エツジ検出回路は、０．９ＭＨｚから２．７Ｍ
Ｈｚｉでの帯域の信号を検出する。これにより、ｆｓｃ
近傍にある色信号低域成分の影響を除去できるとともに
、色信号の高域成分を検出できるので、精度の高い水平
エツジ検出を行うことができる。

また、輝度信号のエツジ信号についても、エツジ部分で
は高域成分のみでなく中域成分も持つと考えられるので
、十分に精度良く検出できることが期待できる。

一方、垂直エツジ検出回路は、ライン間の差分を求めた
後ＫＬＰＦにより色信号帯域を除去し、輝度信号低域成
分の垂直エツジ信号を検出する。

このとき、ライン差算出用のラインメモリとして、ライ
ンくし形フィルタ回路で用いるラインメモリを共用する
ととＫより、回路規模が大きくなるのを防ぐことができ
る。

上記エツジ検出回路で検出した水平エツジ信号と垂直エ
ツジ信号とを合成し、このエツジ信号により画像の動き
検出回路における検出感度を制御する。このとき、エツ
ジ信号が小さいならば動き検出感度を高く設定し、エツ
ジ信号が大きい場合は動き検出感度が低くなるように制
御を行う。これにより、画像のエツジ部分において、色
信号のもれこみゃノイズ等の影響のために静止画であっ
ても動画と誤検出されやすいのを防ぐことができ、精度
の高い動き検出を行うことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図によシ説明する。第１
図において、１は入力端子、２，３４．３５はアナログ
・ディジタル変換回路（以下、ＡＤＯと略す）、３　、
３７　、３８はフレームメモリ、４　、１３゜４０．４
６はラインメモリ、５，８，９，２７，３？は減算回路
、６，１１．１５，４２，４４．４８は係数回路、７゜
２８はＬＰＦ、　１０，１４，４１，４３．４７は加算
回路、１２．１７．４５　は混合回路、１６はフィール
ドメモリ、１８，５１．５２は倍速変換回路、１９　、
５３　、５４はディジタル・アナログ変換回路（以下、
ＤＡＣと略す）、２０，５５．５６は出力端子、２１，
２４，２９゜５７は絶対値回路、２２．２５はエツジ変
換回路、２３．３１は帯域通過フィルタ（以下、ＢＰＦ
と略す）、２６．５９は合成回路、５０　、５８は動き
変換回路、３２はＡＧＯ用増幅回路、３６は色復調回路
、３６は多重回路、４９．５０は分離回路である。

以下、第１図の回路動作を、ＹＣ分離処理、走査線補間
処理、エツジ検出及び動き検出の３つに分類して説明す
る。

（１）ＹＣ分離処理 入力端子１から入力したテレビジョン信号は第１ＯＡＤ
Ｃ２へ供給され、ディジタル信号に変換される。第１の
ＡＤＯ２におけるサンプリング周波数は、サンプリング
定理よシ、テレビジョン信号の周波数帯域の２倍以上の
値が必要である。例えば、色副搬送波ｆｓｏの４倍（約
１４３ＭＨｚ）が一般に用いられる。静止画用輝度信号
を、第１のフレームメモリ３、加算回路ｉｏ、係数回路
１１によるフレームくし形フィルタによって得、第１の
混合回路１２に供給する。動画用輝度信号を、第１のラ
インメモリ４、減算回路５゜８．９、係数回路６、第１
のＬＰＦ　７、によって得、第１の混合回路１２に供給
する。なお、第１のＬＰＦ７の通過帯域は約２．１ＭＨ
ｚ程度とし、色信号を除去するようＫする。第１の混合
回路１２は画像の動きの程度により混合比が変化するよ
うに動作する。この時、動きが少ないときは係数回路１
１の出力信号を主に選択して出力し、動きが大きいとき
は減算回路９の出力信号を主に選択して出力する。なお
、この動きによる切り換えは１０段階程度とすれば、不
自然さのない滑らから制御とすることができる。

一方、入力端子１からのテレビジ璽ン信号を、第２のＢ
ＰＦ５１へ供給し、色副搬送波ｆｓｃｅ中心としだ色信
号帯域の信号を出力する。ＡＣＣ用増幅回路６２では、
この第２のＢＰＦ５１の出力信号に含まれたバースト信
号のレベルを一定とするように動作し、ＡＣＣ用増幅回
路の出力に、伝送路の周波数特性による色信号レベルの
変動を補正した、ｔｌは一定の信号を得る。色復調回路
３３は入力した色信号帯域の信号を色復調し、２種類の
ベースバンドの色差信号を得る。

多重回路３６は第２．第３のＡＤＯ３４，３５でそれぞ
れＡＤ変換された２つの色差信号を入力し、交互に切換
えて出力することにより時間軸多重を行っている。ベー
スバンドの色差信号の帯域は０．５〜１．５ＭＨｚ程度
と、輝度信号の信号帯域的４．２ＭＨｚに対して狭いこ
とから、色差信号のサンプリング周波数を輝度信号のサ
ンプリング周波数の１／４にすることができる。したが
って、時間軸多重を行って２つの色差信号を一括して処
理しても、処理回路の動作速度は輝度信号処理回路の１
／２であり問題はない。この時間軸多重によシ、色差信
号処理用の回路規模の削減を図っている。

第２のフレームメモリ６７、加算回路４３、係数回路４
４により、２つの色差信号が多重された信号に対しフレ
ーム間ＹＣ分艦処理を行って、２つの色差信号に混入し
ていた輝度信号の高域成分をそれぞれ除去し、静止画用
色信号として第３の混合回路４５へ供給する。また、動
画用信号を第３のラインメモ１Ｊ４０．加算回路４１、
係数回路４２によシ求め、第３の混合回路４５へ供給す
る。第３の混合回路４５の動作は第１の混合回路１２の
動作と同じであり、説明は省略する。

（２）走査線補間処理 第１の混合回路１２から出力される動き適応型ＹＣ分離
のされた輝度信号を、フィールドメモリ１６に供給して
静止画用補間走査線信号を得、第２の混合回路１７へ供
給する。また、動画用補間走査線信号は第２のラインメ
モリ１６、加算回路１４、係数回路１５によって求める
。

この第２の混合回路１７も、第１の混合回路１２と同様
に画像の動きによって制御される。

第１の倍速変換回路１８は、第１の混合回路１２の出力
信号を実走査線信号、第２の混合回路１７の出力信号を
補間走査線信号として入力し、１／２に時間圧縮した後
に、１走査線毎に実走査線／補間走査線を切換えて出力
することＫより、順次走査の信号に変換する。この時間
軸圧縮は例えばラインメモリを用い、書込みクロックの
２倍の周波数を胱出しクロックとすることにより容易に
実現できる。

第３の混合回路４５の出力信号から、第４のラインメモ
リ４６．加算回路４７．係数回路４８により、同一フィ
ールド内の隣接した２本の走査線信号を平均して得た信
号を得る。係数回路４８の出力信号を補間走査線信号、
第３の混合回路４５の出力信号を実走査線信号として、
それぞれ第１．第２の分離回路４９．５０に入力し、２
つの色差信号の時間軸多重を元へ戻す。第２゜第６の倍
速変換回路５１．５２は２つの色差信号についてそれぞ
れ実走査線信号と補間走査線信号とを入力し、１／２に
時間圧縮した後に、１走査線毎に実走査線と補間走査線
とを切換えて出力することによシ、順次走査の信号に変
換する。

第１．第２．第６の倍速変換回路１Ｂ、５１．５２の出
力信号をそれぞれ第１．第２．第３ＯＤＡＣ１９，５５
，５４に入力しアナログ信号に変換する。

（３）　　エツジ検出及び動き検出 水平エツジ検出回路は第１のＢＰＦ２３、絶対値回路２
４、第２のエツジ変換回路２５によって構成される。第
１のＢＰＦ２５０通過帯域は中心周波数がｆｓｃ／２、
帯域中を約±α６ＭＨｚとなるように構成する。したが
って、通過帯域は約１．２〜２．４ＭＨｚとなる。色信
号はｆ　ｓｃ　ｔ−中心として分布しているので、色信
号の高域成分をこの通過帯域中に含むことができる。こ
の構成によシ色信号低域成分の影響を除去しながら、色
信号の水平エツジと輝度信号の水平エツジとを検出する
ことができ、精度の高い水平エツジ検出が可能となる。

また、サンプリング周波数が４倍のｆｓｃであるのにだ
いし、第１のＢＰＦ２３の中心周波数１ｆｓｃ／２に選
ぶことにより、ＢＰＦを比較的簡単に構成でき、回路規
模を削減することができる。水平エツジ検出回路の特性
を第２図に示す。絶対値回路２４によシエッジ情報の絶
対値を求め、第２のエツジ変換回路２５によシエッジ信
号を求める。このエツジ変換回路は、フィルタの出力信
号をエツジを表す信号に変換するもので、たとえば第４
図に示す特性のＲＯＭにより構成される。

一方垂直エッジ変換回路は前述の輝度信号ラインくし形
フィルタと一体化して構成され、回路規模の削減を図っ
ている。係数回路乙の出力に得たライン差信号を第１の
ＬＰＦ’７に供給し、色信号の影響を除去することによ
り、輝度信号低域成分のエツジ情報を求めている。垂直
エツジ検出回路の検出領域を第３図に示す、このエツジ
情報の絶対値を絶対値回路２１で求め、第１のエツジ変
換回路２２によりエツジ信号を求める。この第１のエツ
ジ変換回路２２の変換特性も、第２のエツジ変換回路２
５と同様に第４図に示すような特性のＲＯＭによシ構成
すればよい。このとき、第１のエツジ変換回路２２と第
２のエツジ変換回路２５は全く同じ特性に限らず、異な
る変換特性としても良い。この場合、水平エツジと垂直
エツジとにそれぞれ最適な特性を設定でき、エツジ検出
の精度を向上できる。

次に動き検出について説明する。第１のフレームメモリ
３、減算回路２７により得たフレーム間差信号を、第２
のＬＰＦ２Ｂに供給して色信号の影響を除去し、輝度信
号低域成分の動き情報を求める。これの絶対値を、絶対
値回路２８によシ求めた後に第１の動き変換回路３０に
供給し、動き信号を得ている。

第５図に動き変換回路の変換特性の一例を示す。前述し
たように、第１．第２．第３の混合回路１２，１７．４
５の制御は１０段階程度おればよく、したがって動き信
号も４　ｂｉｔ程度おればよい。この動き変換において
、エツジ信号が大きいときは動き検出画像のエツジ部分
において静止画でおっても動画と誤検出されやすいのを
防ぐことができる。

一方、色信号帯域の動き検出は、第２．第３のフレーム
メモリを用い、２フレーム差による検出を行っている。

これは、色信号帯域中に混入した輝度信号高域成分が色
復調により、フレーム間で反転している影響を除去する
ためである。この２フレ一ム間差によυ得た動き情報の
絶対値を絶対値回路５７により求め、第２の動き変換回
路５８により動き信号を算出している。

この第２の動き変換回路５８の変換特性は第１の動き変
換回路３０と全く同じ特性に限らず、異なる変換特性と
しても良い。この場合、輝度信号と色信号とにそれぞれ
最適な特性を設定でき、動き検出の精度を向上できる。

以上のように本実施例では、輝度信号低域成分と色信号
帯域の信号の動きを検出しておシ、複合カラーテレビジ
ョン信号の全帯域の動きを検出できる。このとき、画像
のエツジ情報に応じて動き検出の感度を制御してお９、
精度の高い動き検出が可能となる。

なお、本実施例では、輝度信号処理と色信号処理とを別
構成とし、それぞれで動きを検出したが、本発明はこれ
に限らない。複合カラーテレビジョン信号を記憶した、
共通のフレームメモリを用いて、輝度信号と色信号の動
きを検出するようにしてもよい。

また、本実施例では、色信号の動き検出として、２フレ
ーム差をもとにした検出を行うとして説明したが、本発
明はこれに限らない。第９図に本発明による別の実施例
を示す。

第９図において、６０は第５のラインメモリ、６１は加
算回路、６２は係数回路、６３．６４は絶対値回路、他
は第１図と同じである。

本実施例では色信号の動きを、ライン和・絶対値のフレ
ーム差によシ検出している。これは、色信号帯域中にも
れこんでいる輝度信号の高域成分が、色復調によシライ
ン間でその位相が反転しているのを利用している。これ
によプ本実施例では、第１図の実施例と比較してフレー
ムメモリ１個を削減することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、入力したテレビジョン信号に含まれる
画像の動き検出において、画像のエツジ情報によシ動き
検出の感度を制御するようＫしてお９、画像のエツジ部
分圧おいて色信号のもれこみゃノイズ等の影響により、
静止画であっても動画と誤検出しやすいのを防ぐことが
できる。

このエツジ検出においては、ｆｓｃ／２±ｆｓｃ／４程
度の帯域中を持つＢＰＦＫより水平エツジを検出するこ
とにより、色信号低域成分の影９により誤ってエツジあ
りと検出されることがない、また、色信号の水平エツジ
もともに検出可能であり、輝度信号の中域までの検出を
行っているので、精度の高いエツジ検出ができる。さら
に、垂直エツジ検出回路はラインメモリをラインくし形
フィルタ用のラインメモリと共用しており、回路規模を
削減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図。 第２図は本発明の水平エツジ検出回路の特性の一例を水
平空間周波数と垂直空間周波数で表す特性図、第３図は
本発明の垂直エツジ検出回路の特性の一例を表す特性図
、第４図はエツジ検出回路のエツジ変換特性の一例を表
す特性図、第５図は動き検出回路の動き変換特性の一例
を表す特性図、第６図は従来例を示すブロック図、第７
図、第８図は従来別のエツジ検出回路の検出領域を表す
図、第９図は本発明の別の実施例を示すブロック図であ
る。 ２ｊ４，３５・・・ＡＤＣ，３，３７，３８・・・フレ
ームメモリ、４．１３，４０，４６．６０・・・ライン
メモリ、７，２８・・・ＬＰＦ、　１２，１７．４５・
・・混合回路、１６・・・フィールドメモリ、１８，５
１，５２・・・倍速変換回路、１９，５３゜５４・・・
ＤＡＣ，２２，２５・・・エツジ変換回路、ｌ　、　５
Ｂ・・・動き変換回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、テレビジョン信号が入力され、入力されたテレビジ
   ョン信号に含まれる画像の水平方向のエッジ信号を算出
   する水平エッジ信号作成回路と、画像の垂直方向のエッ
   ジ信号を算出する垂直エッジ信号作成回路とのいずれか
   、あるいはその両方を有するエッジ検出回路と、エッジ
   検出回路で検出したエッジ信号により動き検出の検出感
   度が制御される、動き信号作成回路とから構成されるこ
   とを特徴とする動き検出回路。 ２、テレビジョン信号が入力され、入力されたテレビジ
   ョン信号の色副搬送波周波数の１／２を中心として、±
   （色副搬送波周波数の１／４）以下の通過帯域をもつ帯
   域通過フィルタにより画像の水平方向のエッジ信号を算
   出する水平エッジ信号作成回路を有することを特徴とす
   るエッジ検出回路。 ３、テレビジョン信号が入力され、入力されたテレビジ
   ョン信号の垂直方向の相関性を利用して、輝度信号と色
   信号とを分離するラインくし形フィルタ回路内の、少な
   くともラインメモリを共用して構成される垂直エッジ作
   成回路を有することを特徴とするエッジ検出回路。