JPH03143087A - 動き検出装置 - 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〕 本発明はテレビ信号の動き検出装置に関するものである
。

〔従来の技術〕

従来、ディジタル画像処理技術には、現輝度信号と、フ
レームメモリを通した１フレーム前の輝度信号との差分
を取り、この差分の大きさによって画像の動きを検出す
る動き検出装置がある。

この動き検出装置は最終的に画像の動きの度合いを表す
動き係数信号Ｋを出力するが、この動き係数信号には、
例えば、動き適応型でインターレース走査信号をノンイ
ンターレース走査信号に変換する走査変換回路に利用さ
れる。

つまり、走査線変換では、最終的に隣合う２ライン間に
補間ラインを内挿することか行われるが、この補間ライ
ンを動き検出信号にの表す画像の動きの度合いによって
調整している。

静止画であれば、一般に、フィールド間でのライン相関
が強いため、奇数フィールドのライン間に偶数フィール
ドのラインを浦人することにより、歪みがなく鮮鋭度の
高い画像が得られる。しかし画像に動きがある場合、フ
ィールド間のライン相関が弱くなって画像に歪みが生じ
てしまうため、動画の場合にはフィールド内のライン相
関を利用し、隣り合うラインの平均値をその相隣のライ
ン間に内挿するものである。

ところで、走査変換においては、補間ラインの確保上、
フィールドの遅延やラインの遅延が伴い、そのためにメ
モリを要する。よって、動き検出を走査線変換に用いる
場合、両技術共に輝度信号の位相調整用メモリを要する
ことから、動き検出用のフレームメモリの一部を走査線
変換に兼用することが考えられる。

ただし、この場合、シャープネスコントロール（ＳＰＣ
という。）回路の配置が新たな課題として上がってくる
。

画像で有用な情報はエツジ部あるいは濃度の変化部であ
ることが多く、人間の注意もこのような部分に集まる。

そのため、画像処理装置においては、一般に、画像のシ
ャープネス（鮮鋭度）を調整する回路が組み込まれてお
り、当該装置においても省略するわけにはいかない。

そこで、動き検出を走査線変換に用い、かつフレームメ
モリの兼用を考える場合の８４０回路の配置として第１
１図〜第１４図に示すような各態様が考えられる。

まず、第１１図の装置を代表例にして動き検出を用いた
走査変換装置の基本動作について説明する。

この図において、フレームメモリ１にはディジタル化さ
れた輝度信号Ｙ１ｎが書き込まれ、フレーム間差分抽出
回路２ａにおいて現輝度信号とフレームメモリ１からの
１フレーム前の輝度信号との差分が抽出され、その差分
が絶対値化回路２ｂを介して非線形演算回路３に与えら
れる。この非線形演算回路３では絶対値化回路２ｂから
のフレーム間差信号値に応じて動きの度合いを判定し、
その判定結果として動き係数信号Ｋを出力する。

一方、フレームメモリ１から走査線変換回路４に現輝度
信号の１ライン前の輝度信号と２６３ライン前の輝度信
号とが供給される。１ライン前の輝度信号は現輝度信号
との平均が取られ、その平均値輝度信号と２６３ライン
前の輝度信号とが動き係数信号にの値に応した合成化で
混合され、補間ライン輝度信号が形成される。走査線変
換回路４は、現輝度信号のライン間に補間ライン輝度信
号のラインを内挿することで、ノンインターレース信号
を形成するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

さて、このような装置において、８４０回路の配設位置
としては、動き検出の前段（第１４図）、動き検出と走
査線変換との間（第１１図）、走査線変換とその直後の
Ｄ／Ａ変換との間（第１２図）、このＤ／Ａ変換の後段
（第１３図）の４つの位置が考えられ、いずれの場合で
もシャープネスコントロール自体は可能であるもののそ
れぞれ特有の問題点がある。

第１１図のものの場合、現輝度信号についてのＳＰＣ回
路５−１と補間ライン輝度信号についてのＳＰＣ回路５
−２との２回路を必要とする。

第１２図のものは走査線変換後であって、被制御信号の
周波数が倍になっており、シャープネスの演算のために
バイブライン演算等の高速演算回路を必要とする。

第１３図のものはＤ／Ａ変換後であるためディジタルの
位相直線なシャープネスを行うことができない。

第１４図のものは動き検出の前に挿入したものであるた
め、シャープネスの量により、ノイズや画像のエツジの
変化が大きくなり、動き検出装置がその変化を動きと捕
らえることによる誤検出を発生する。

このように、それぞれ問題点を有してはいるが、第１１
図ものは、第１２図〜第１３図のものが持つ問題はなく
、第１２図のものは、第１１図、第１３図及び第１４図
のものが持つ問題はなく、第１３図のものは、第１１図
、第１２図及び第１４図のものが持つ問題はなく、第１
４図のものは、第１１図〜第１３図のものが持つ問題は
ない。したがって、それぞれメリットはあるため、いず
れかの問題点を解決し、優れた装置の開発が重要な課題
となっている。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、シャープネスコントロール後
の輝度信号であっても適切な動き検出を行うようにした
動き検出装置を提供し、もって上記した諸問題の生じな
い装置の構築を可能とすることにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の動き検出装置は、シャープネスの調整度合いを
表すシャープネス制御信号を発生するシャープネス制御
信号発生手段と、そのシャープネス制御信号に従ってテ
レビ信号を構成する輝度信号のシャープネスを調整する
シャープネスコントロール手段と、このシャープネスコ
ントロール手段からの輝度信号を記憶しその１フレーム
前の輝度信号を出力する記憶手段と、上記シャープネス
コントロール手段からの輝度信号と上記記憶手段からの
輝度信号との差分を求め、これを表すフレーム間差信号
を出力するフレーム間差分演算手段と、上記差分の大き
さに対応して画像の動きの度合いを定める動き判定関数
を用いてフレーム間差信号の表す差分値に応じたテレビ
信号画像の動きの度合いを判定する動き判定手段と、上
記シャープネス制御信号に従ってその動き判定関数を補
正する関数補正手段とを備えている。

〔作　用〕

本発明によれば、動き判定関数をシャープネスコントロ
ールに伴って補正するようにしたので、シャープネスコ
ントロール後の輝度信号であってもそのシャープネスの
瓜に応じて動き検出を行うことができることとなる。

よって、動き検出を走査線変換に用い、かつフレームメ
モリの兼用を考える場合でも、シャープネスコントロー
ルを動き検出の前段で行うことができるため、シャープ
ネスコントロール回路は１回路で済み、かつ、シャープ
ネスの演算のためにバイブライン演算等の高速演算回路
を必要とせず、しかも、ディジタルシャープネスコント
ロール回路を採用することができるので、そのシャープ
ネス調整後の輝度信号として位相直線性の良いものが得
られる。

〔実施例〕

以下に本発明の実施例について図面を参照しつつ説明す
る。

第１図は本発明の動き検出装置に係る一実施例のブロッ
ク図である。

この図において、７はＹ／Ｃセパレータ、８はＡ／Ｄコ
ンバータである。Ｙ／Ｃセパレータ７には複合映像信号
Ｖ１ｒｌが人力され、複合映像信号Ｖｉｏは、このＹ／
Ｃセパレータ７により輝度信号Ｙと色信号Ｃとに分離さ
れる。色信号Ｃは図示しない色信号処理系に供給される
。輝度信号ＹはＡ／Ｄコンバータ８によりディジタル輝
度信号Ｙｏに変換される。

９はＣＰＵであり、このＣＰＵ９はユーザからの指示に
応じて輝度信号Ｙ。のシャープネスを調整するためのシ
ャープネス制御信号Ｅを出力する機能を有する。このシ
ャープネス制御信号Ｅは“０〜１５”の１６段階を取る
。“Ｏ”はシャープネス（高域強調）無し、“１５″は
シャープネス（高域強調）最大となる。

１０はシャープネスコントロール（ＳＰＣ）回路であり
、このＳＰＣ回路１０は輝度信号Ｙ。に対しシャープネ
ス制御信号Ｅに従って輝度信号Ｙｏのシャープネスを調
整するものである。

１１はフレームメモリ、１２はフレーム間差分抽出回路
、１３は絶対値回路である。フレームメモリ１１はｓｐ
ｃ回路１０からの輝度信号ＹＥ（ｎ）を１フレーム分記
憶し、その出力は輝度信号ＹＥ（ｎ）より１フレーム前
の輝度信号ＹＥ（ｎ　−１）となる。フレーム間差分抽
出回路１２は現輝度信号ＹＥ（ｎ　−１）から輝度信号
ＹＥ（ｎ　−１）を差し引くことにより両信号ＹＥ（ｎ
）、ＹＥ（ｎ−１）の差分を抽出し、そのフレーム間差
信号Ｘ　（ｎ）を出力する。絶対値回路１３は、このフ
レーム間差信号Ｘ　（ｎ）の絶対値を演算し、その絶対
値信号Ｘ（ｎ）ｌを出力するものである。

１４は動き判定手段としての非線形演算回路である。こ
の非線形演算回路１４は、シャープネス制御信号Ｅと絶
対値信号ＩＸ（ｎ）ｌとの両値に応じて動き係数信号Ｋ
を発生するもので、その発生は第２図に示すような非線
形関数 ｆ　　（ＩＸ　（ｎ）ｌ、Ｅ）に基づくものである。

この第２図において、動き係数信号にの値が“Ｏ“であ
るときは静止画であると判定されるときであり、一方、
動き係数にの値が“１”であるときは最も動きの激しい
動画である。シャープネス制御信号Ｅが“０”で高域強
調が行われていないときには関数ｆ　（ＩＸ　（ｎ）ｌ
、０）の曲線となり、シャープネス制御信号Ｅが“１５
”で高域強調が最大に行われているときには関数ｆ　（
ＩＸ　（ｎ）Ｉ、１５）の曲線となる。つまり、シャー
プネスが小さいほど動画であってもそのフレーム間差が
出にくいため、ＩＸ（ｎ）ｌの値がわずかでも動き有り
と判定し、逆にシャープネスが大きいほどほとんど静止
画であってもノイズやエツジ部分が強調され、フレーム
間差が出品＜なっているため、ＩＸ（ｎ）Ｉの値がある
程度の大きさを有していても動き有りと判定しないよう
にするものである。したがって、シャープネス制御信号
Ｅが“Ｏ”と１５“との中間値であるときは、その非線
形関数曲線は関数 ｆ　（ＩＸ　（ｎ）Ｉ、Ｏ）と関数ｆ（ＩＸ（ｎ）１５
）との間に位置し、そのシャープネス制御信号Ｅの値が
“０″に近いほど、関数 ｆ　（ＩＸ　（ｎ）　　１．　０）の曲線に近接し、同
制御信号Ｅの値が“１５”に近いほど、関数ｆ　（ＩＸ
　（ｎ）ｌ、１５）の曲線に近接するものとなる。

第３図はこの非線形演算回路１４の構成例を示すもので
、この図において、１５はＲＯＭである。

このＲＯＭＩ　５には、シャープネス制御信号Ｅならび
に絶対値信号ＩＸ（ｎ）ｌの両値と動き係数信号にの値
とを対応させた第４図で関数曲線として示すテーブルが
格納されている。そのアドレス入力端子Ａ。−Ａｎには
シャープネス制御信号Ｅが人力され、アドレス入力端子
Ａｎ＋１〜Ａｎ＋。には絶対値信号ＩＸ（ｎ）ｌが人力
され、両信号ＥＸ（ｎ）ｌにより指定された動き係数信
号にの値がデータ出力端子Ｄｏ−Ｄ　から出力されるよ
うになっている。

これにより、上記テーブルに対して絶対値信号Ｘ（ｎ）
Ｉに加えてシャープネス制御信号Ｅによるアドレス指定
を行うことで絶対値信号ＩＸ（ｎ）１対動き係数信号に
の関数をシャープネスの量に応じて補正することができ
る。したがって、シャープネス２Ｉ整後の輝度信号であ
っても、シャープネスの量に応じて、強調されたノイズ
や高域周波数成分に影響されることなく動き検出を行う
ことができる。

第４図は非線形演算回路１４の第２例を示すもので、こ
の図に示す非線形演算回路１４はＲＯＭ１６と加算器１
７とリミッタ回路１８とから構成されている。ＲＯＭ１
６には絶対値信号ＩＸ（ｎ）Ｉとその値に応じた動き係
数候補値とを対応させた第６図に関数曲線として示すよ
うなテーブルが格納されている。そのアドレス入力端子
Ａ。−Ａｎには絶対値信号ＩＸ（ｎ）Ｉが人力され、そ
の値に応じた動き係数候補値がデータ出力端子り。−Ｄ
ｌが出力される。加算器１７ではシャープネス制御信号
ＥとＲＯＭ１６の出力信号Ｄ　ｏｕｔとが加算され、こ
こにおいて第７図に示すように動き係数候補値がシャー
プネス制御信号Ｅの値に応じて加増される。その出力信
号Ｉ　ｏｕｔがリミッタ回路１８に入力される。このリ
ミッタ回路１８では、第８図に示すように加算器１７の
出力信号１　ｏｕｔの上限値ならびに下限値が制限され
、“Ｏ”未満の値は“０”１°より大きな値は“１”に
それぞれ統一される。このリミッタ回路１８の出力信号
が動き係数信号にとされるものである。

ここにおいても、絶対値信号ＩＸ（ｎ）ｌ対動き係数候
補値のテーブルより求めた値にシャープネス制御信号Ｅ
を加味することにより、絶対値信号ＩＸ（ｎ）ｌ対動き
係数信号にの関数を補正することができ、第３図のもの
と同等の作用効果が発揮される。

第１０図は本発明の動き検出装置を３次元適応型走査線
補間回路に応用した実施例のブロック図である。なお、
この図に示す装置は第１図に示す装置と同じ構成を有し
ているため、これと重複する部分についての説明は省略
する。

１つはＩＨメモリ、２０．２１は２５６Ｈメモリであり
、これらメモリ１９〜２１はフレームメモリを構成する
ものである。ＩＨメモリ１９はｓｐｃ回路１０からの輝
度信号ＹＥ（ｎ）を１８分遅延させる。２６２Ｈメモリ
２０はＩＨメモリ１９の出力を２６２Ｈ分遅延させ、２
６２Ｈメモリ２１はその出力を２６２Ｈ分遅延させるも
ので、この２６２Ｈ遅延線２１からの信号は輝度信号Ｙ
Ｅ（ｎ　−１）の１フレーム前の輝度信号ＹＥ（ｎ　−
１）となる。

２２は加算器、２３は１／２係数回路、２４はミックス
回路、２５．２６はＩＨメモリであり、これらは走査線
変換回路を構成するものである。

加算器２２はＳＰＣ回路１０からの現輝度信号ＹＥ（ｎ
）の１ラインとＩＨメモリ１９からの輝度信号の１ライ
ンとを加算する。１／２係数回路２３は加算器２２から
の信号を“２“で除すことにより、現輝度信号ＹＥ（ｎ
）の１ラインとそのＩＨ上のラインとの平均を取った信
号を出力する。

ミックス回路２４はメモリ２０からの輝度信号と１／２
係数回路２３からの輝度信号とを動き係数信号にの値に
応じた合成比で混合し補間ラインを形成するもので、イ
メージ的には第１０図に示すようなものとなり、可変抵
抗器２７の一端にメモリ２６の出力を印加し、同抵抗器
２７の他端に１／２係数回路２３の出力を印加し、動き
係数信号Ｋにより調整子を操作するような形となる。こ
れにより、動き係数信号にの値が“０”のときは、メモ
リ２０からの輝度信号の合成率を１００９６、その逆に
動き係数信号にの値が“１”のときは、１／２係数回路
２３からの輝度信号の合成率を１００％として、その中
間の場合は、動き係数信号にの値が小さいほど、メモリ
２０がらの輝度信号の合成率を高くし、動き係数信号に
の値が大きいほど、１／２係数回路２３からの輝度信号
の合成率を高くし、動き適応型補間を行っている。

つまり、静止画であれば、フィールド間でのライン相関
が強いため、奇数フィールドのライン間に偶数フィール
ドのラインを挿入すれば歪みがなく鮮鋭度の高い画像が
得られるが、画像に動きがある場合、フィールド間のラ
イン相関が弱くなって画像に歪みが生じてしまうため、
フィールド内ライン相関を利用して隣り合うラインの平
均値をそのライン間に内挿するようにしたものである。

なお、このようにフィールド内袖間とすることで、信号
上、シャープネスが損なわれるようになるが、動きが激
しいほど画像のエツジ鮮鋭度は目立たなくなるため画質
上の問題は無いと言える。

ミックス回路２４の出力信号は１Ｈメモリ２５に書き込
まれ、他方のＩＨメモリ２６にはＳＰＣ回路１０からの
出力輝度信号ＹＥ（ｎ）が書き込まれる。これらＩＨメ
モリ２５．２６のデータをインターレース走査時の水平
走査周波数の倍の周波数で交互に読み出し、ノンインタ
ーレース輝度信号Ｙｏｕｔを出力するものである。

以上説明した装置によれば、シャープネスコントロール
を動き検出の前段で行なうことにより、シャープネスコ
ントロール回路は１回路で済み、かつ、シャープネスの
演算のためにパイプライン演算等の高速演算回路を必要
とせず、しかも、ディジタルシャープネスコントロール
回路を採用することができるので、そのシャープネス調
整後の輝度信号として位Ｉｆｌ直線性の良いものが得ら
れる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、動き判定関数をシ
ャープネスコントロールに伴って？Ｉ（ｉ圧するように
したので、シャープネスコントロール後の輝度信号であ
ってもそのシャープネスの工に応じて動き検出を行うこ
とができることとなる。よって、シャープネスコントロ
ールを動き検出の前段で行うことができるため、シャー
プネスコントロール回路は１回路で済み、かつ、シャー
プネスの演算のためにパイプライン成算等の高速演算回
路を必要とせず、しかも、ディジタルシャープネスコン
トロール回路を採用することができるので、そのシャー
プネス調整後の輝度信号として位相直線性の良いものが
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る動き検出装置の一実施例の構成を
示すブロック図、第２図はその動き判定回路を構成する
非線形演算回路の動き判定関数を示すグラフ、第３図は
その非線形演算回路の具体的構成を示すブロック図、第
４図はその入出力特性を示すグラフ、第５図は本発明に
係る非線形演算回路の変形例の構成を示すブロック図、
第６図はそのＲＯＭの人出力特性を示すグラフ、第７図
は同回路の加算器の入出力特性を示すグラフ、第８図は
同回路のリミッタ回路の人出力特性を示すグラフ、第９
図は本発明に係る動き検出装置を走査線変換装置に用い
た場合の構成を示すブロック図、第１０図はその補間ラ
イン形成手段となるミックス回路の概念上の構成を示す
回路図、第１１図は動き検出を走査線変換に用い且つフ
レームメモリの兼用を考える場合にシャープネスコント
ロール回路を動き検出と走査線変換との間に配置したと
きの従来構成を示すブロック図、第１２図は同場合にお
けるシャープネスコントロール回路を走査線変換とその
直後のＤ／Ａ変換との間に配置したときの従来構成を示
すブロック図、第１３図は同場合におけるシャープネス
コントロール回路をＤ／Ａ変換の後段に配置したときの
従来構成を示すブロック図、第１４図は同場合における
シャープネスコントロール回路を動き検出の前段に配置
したときの従来構成を示すブロック図である。 ９・・・ＣＰＵ、１０・・・シャープネスコントロール
回路、１１・・・フレームメモリ、１２・・・フレーム
間差分抽出回路、１３・・・絶対値化回路、１４・・・
非線形演算回路、１５．１６・・・ＲＯＭ、１７・・・
加算器、１８・・・リミッタ回路、 Ｅ・・・シャープネス制御信号、 Ｋ・・・動き検出信号。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 シャープネスの調整度合いを表すシャープネス制御信号
   を発生するシャープネス制御信号発生手段と、 前記シャープネス制御信号に従ってテレビ信号を構成す
   る輝度信号のシャープネスを調整するシャープネスコン
   トロール手段と、 このシャープネスコントロール手段からの輝度信号を記
   憶しその１フレーム前の輝度信号を出力する記憶手段と
   、 前記シャープネスコントロール手段からの輝度信号と前
   記記憶手段からの輝度信号との差分を求め、これを表す
   フレーム間差信号を出力するフレーム間差分演算手段と
   、 前記差分の大きさに対応して画像の動きの度合いを定め
   る動き判定関数を用いて前記フレーム間差信号の表す差
   分値に応じた前記テレビ信号画像の動きの度合いを判定
   する動き判定手段と、前記シャープネス制御信号に従っ
   て前記動き判定関数を補正する関数補正手段と、 を備えている動き検出装置。