JPH03219791A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は複合カラーテレビジョン信号から色信号と輝
度入力号を分離する複合信号分離回路に用いられる動き
検出装置に関する。

（従来の技術） 近年テレビジョン画像の画質向上のために、デジタル方
式の信号処理が行われるようになっている。現行の複合
カラーテレビジョン信号では、輝度信号（以下Ｙ信号と
記す）と色信号（以下Ｃ信号と記す）が多重されて送ら
れてくるために、受信側ではこの２つの信号成分を分離
する回路を必要とする。この分離回路として、最近では
水平解像度を劣化させることなく分離可能なくし形フィ
ルタが広く利用されているが、このフィルタでは、Ｃ信
号の垂直方向の相関が低く、垂直方向の高周波成分が存
在すると、こればＹ信号に漏れ込んでドツト妨害を生じ
る。

ＮＴＳＣ信号においては、現在の信号に対して１フレー
ム前の信号では、Ｃ信号は位相が反転している。従って
現信号と１フレーム前の信号との差をとれば、Ｃ信号が
、また逆に和をとればＹ信号が得られる。画像の垂直方
向の相関に関係なく上記の妨害を生じることなくＣ信号
、Ｙ信号を得られる。

しかし、この方法では静止している画像部分については
上記の２つの信号を完全に分離できるが、動画部分につ
いては不完全な分離となる。

そこで、このような妨害を防ぐために、複数の分離手段
を持ち画像の動きを検出して、この清洗により適応的に
分離する適応形のフィルタが開発されている。

第２図（ａ）は、従来の適応形分離フィルタを示してい
る。同図（ｂ）、（ｃ）は動き検出回路の特性例を示し
ている。

端子１０１にはビデオ信号ＶＳＩが入力され、動画用Ｙ
／Ｃ分離器１００、静止画用Ｙ／Ｃ分離器２００及び動
き検出器３００に導入される。

静止画用Ｙ／Ｃ分離器２００ではフレームメモリ２０１
、加算器２０２．２０３を用いて１フレーム前の画素と
の和をとることによりＹ信号ＹＳＩを分離し、また差を
とることによりＣ信号Ｃ３Ｉを取出している。

第３図（ａ）はその周波数特性である。この特性図に示
すようにＣ信号はＹ信号に対して時間軸周波数（以下ｆ
軸と記す）において高域に存在する。従って、フレーム
メモリ２０１と加算器２０２は、ｆ軸上のローパスフィ
ルタ（第３図（ａ）のＡの領域）を構成し、フレームメ
モリ２０１と加算器２０３はｆ軸上のバイパスフィルタ
（第３図（ａ）のＢの領域）を構成していることになる
。

一方、動画用Ｙ／Ｃ分離器１００では、ＩＨ（Ｈ：水平
期間）メモリ１０２．１０３と、加算器１０４．１０５
を用いて第３図（ｂ）に示すような周波数特性のフィル
タを形成している。この分離器は、１ライン毎にＣ信号
の位相が反転していることを利用し、和をとることでＹ
信号ＹＭＩを、差をとることでＣ信号ＣＭＩを得ること
ができる。特性図に示すようにＣ信号は、Ｙ信号に対し
て垂直方向周波数（以下Ｕ軸と記す）において高域に存
在する。従って、ラインメモリ、っまりＩＨメモリ１０
２．１０３と加算器１０４は、Ｕ軸上のローパスフィル
タ（第４９　（ｂ）のＤの領域）を形成し、ＩＨメモリ
１０２．１０３と加算器１０５は、Ｕ軸上のバイパスフ
ィルタ（第４図（ｂ）のＣの領域）を構成していること
になる。

次に動き検出器３００について説明する。この動き検出
き３００は、静止画用Ｙ／Ｃ分離器２００を含む。動き
検出のためには、複合テレビジョン信号の現在の画素の
位置と全く同じ位置の画素が次に映されるのは１フレー
ム後の画素であることに着目している。この２つの画素
間には、ｌ７３０秒という時間差が存在する。従って、
フレームメモリ２０１と加算器３０１とにより、フレー
ム間の差分をとることで、動きに関する情報ＭＯを得る
ことができる。

しかし、前述したように、複合テレビジョン信号におい
ては、色信号の位相が反転しているため、フレーム間差
分を求めるとｆ軸方向のバイパスフィルタを構成するこ
とになり、第２図（ｂ）に示すように、動き情報の他に
大きなＣ信号を含むことになる。そこで、この色信号を
除去するために水平方向、つまりμ軸方向のローパスフ
ィルタ３０２にＣ信号を通すことで、正確な第１の動き
情報Ｍ１を得ている。さらに、上記第１の動き情報Ｍ１
では、μ軸方向の高域の動き情報が除かれており、特に
色信号の動きは全く把握されていない。

そこで、複合テレビジョン信号では、現在の画素に対し
て２フレーム前の画素では色信号の位相は同位相となり
、かつその２画素の間にはｌ／１５秒という時間差が存
在することに着目する。この点を利用してフレームメモ
リ３０３と加算器３０４を用いて、２フレーム間の画素
の差を求め、第２の動き情報Ｍ２を得ている。この後、
第１、第２の動き情報Ｍ１、Ｍ２をロジック回路３０５
に入力し、適当なデジタル演算を施し、動き検出信号ｋ
Ｓｋ−１を得ている。

第２図（ｃ）は、ロジック回路３０５でのデジタル演算
の一例を示している。

動き検出信号に、に−１の大きさに応じて、係数器２１
４．２１５．２１７．２１８の利得を制御し、加算器２
１６からはＹ信号、加算器２１９からはＣ信号を得てい
る。即ち、動画用Ｙ／Ｃ分離器１００と静止画用Ｙ／Ｃ
分離器２００とによって得られたＹ信号ＹＭＩ、ＹＳＩ
の混合比制御と、Ｃ信号ＣＭＩ、Ｃ５Ｉの混合比制御を
行っている。

つまり、動き検出器３００によって、静画であると判断
されたときは、第４図（ａ）に示すように、Ｙ信号もＣ
信号も静止しているためにｆ軸上の広がりは少なく、ｆ
軸上の高域まで存在しない。

従って、第３図（ａ）に示すような領域ＡとＢにより静
止画用Ｙ／Ｃ分離器２００によってＹ信号とＣ信号を分
離できる。一方、動画であると判断された場合には、第
４図（ｂ）に示すように、上記とは逆にＹ信号もＣ信号
もｆ軸上の高域まで存在する。従って、この信号に対し
て第３図（ａ）に示す特性を持つ静止画用Ｙ／Ｃ分離器
２００による分離を施すと、第４図（ｂ）のＦの領域の
Ｃ信号がＹ信号側へ、またＥの領域のＹ信号がＣ信号側
へ漏れ込むことになり、画面上でほぼやけや残像を生じ
ることになる。そこでこの場合は、第３図（ｂ）に示す
特性を有する動画用Ｙ／Ｃ分離器１００を用いてＹ信号
とＣ信号の分離を行うようにしている。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来の回路によると、第２図（ａ）に示したように
、動き検出情報を得るために、２フレームという大容量
のメモリを必要とする。このため従来のシステムを実現
するには非常に大きな費用がかかるとともに、ＩＣ化す
るにしても困難となっている。

そこでこの発明は、フレームメモリの容量を低減するこ
とができ、安価な費用で実現可能であり、かつ特性を低
下させることなく実現できる動き検出器を提供すること
を目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明は、デジタルビデオ情報の現信号と２フレーム
前の信号とを用いて２フレーム間の差分を求めて動き情
報を得る場合、１フレームメモリの出力をさらに１フレ
ーム分遅延させて差分を求める加算器に導く経路に、３
．５８ＭＨｚを通過させるバンドパスフィルタと、この
フィルタ出力に対してサブサンプリングを施し情報量を
減衰させる情報削減器と、この情報削減器の出力を遅延
させるサブフレームメモリとを少なくとも備えるもので
ある。

（作　用） 上記の手段により、サブサンプリグした経路こおいては
、完全に１フレーム分の記憶容量を持つフレームメモリ
が不要となり、ハードウェアを大幅に低減させ、安価で
ＩＣ化に適した回路構成にすることができる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図（ａ）はこの発明の一実施例であり、動き適応形
Ｙ／Ｃ分離回路に用いた例を示している。

先に説明した第２図の回路と対応する部分には、同一符
号を付している。

入力端子１０１にはビデオ信号ｖＳ１が供給され、動画
用Ｙ／Ｃ分離器１００、静止画用Ｙ／Ｃ分離器２００及
び動き検出器３００に導入される。

静止画用Ｙ／Ｃ分離器２００は、入力ビデオ信号が供給
されるフレームメモリ２０１、加算器２０２．２０３を
有し、フレームメモリ２０１の出力は、加算器２０２．
２０３に供給されている。

これにより、加算器２０２では、１フレーム前の画素と
現画素との和がとられ、Ｙ信号ＹＳＩが得られ、加算器
２０３では差がとられＣ信号Ｃ３Ｉが得られる。

第３図（ａ）は、静止画用Ｙ／Ｃ分離器１００の周波数
特性を示している。この特性図に示すようにＣ信号はＹ
信号に対して時間軸周波数（以下ｆ軸と記す）において
高域に存在する。従って、フレームメモリ２０１と加算
器２０２は、ｆ軸上のローパスフィルタ（第３図（ａ）
のＡの領域）を形成し、フレームメモリ２０１と加算器
２０３は、ｌ上のバイパスフィルタ（第３図（ａ）（１
）Ｂの領域）を構成していることになる。

一方、動画用Ｙ／Ｃ分離器１００では、ＩＨ（Ｈ：水平
期間）メモリ１０２に入力ビデオ信号が供給され、この
メモリ１０２の出力はさらにＩＨメモリ１０３に入力さ
れる。そして加算器１０４では、ＩＨメモリ１０２の入
力側、出力側、ＩＨメモリ１０３の出力側の信号が図に
示す倍率で加算され、この加算器１０５からはＹ信号Ｙ
ＭＩが得られる。また加算器１０５では、ＩＨメモリ１
０２の入力側、出力側、ＩＨメそり１０３の出力側の信
号が図に示す倍率で加算され、この加算器１０５からは
Ｃ信号ＣＭＩが得られる。

この動画用Ｙ／Ｃ分離器１００は、第３図（ｂ）に示す
ような周波数特性のフィルタを形成している。この分離
器は、１ライン毎にＣ信号の位相が反転していることを
利用し、垂直方向の画素の和をとることでＹ信号ＹＭ１
、差をとることでＣ信号ＣＭＩを得ることができる。特
性図に示すように、Ｃ信号は、Ｙ信号に対して垂直方向
周波数（以下Ｕ軸と記す）において高域に存在する。従
って、ＩＨメモリ１０２．１０３、加算器１０４はＵ軸
上のローパスフィルタ（第３図（ｂ）のＤの領域）を形
成していることであり、ＩＨメモリ１０２．１０３、加
算器１０５はＵ軸上のノーイノくスフィルタ（第３図（
ｂ）のＣの領域）を形成していることである。

次に、この発明の特徴部である動き検出器３００につい
て説明する。

この発明の場合、フレームメモリ２０１の出力信号ＦＤ
３が、さらにバンドパスフィルタ４０８及び加算器４０
１に入力される。

加算器４０１は、フレームメモリ２０１の出力と入力端
子１０１からのビデオ信号との減算処理を行い、動きに
関する情報ＭＯを得る。しかし、この場合のフレーム間
差分出力は、動き情報の他に大きなＣ信号を含むので、
ローノくスフイルり４０２においてＣ信号を除去し、第
１の動き情報Ｍ１を得ている（第２図（ｂ）参照）。

次にバンドパスフィルタ４０８の出力は、情報削減器４
０３に入力される。バンドパスフィルタ４０８は、３．
５８ＭＨ２のバンドパスフィルタであり、具体的な構成
は、第１図（ｃ）に示す。入力端子４１には、フレーム
メモリ２０１からの信号ＦＤ３が供給され、単位遅延素
子４２及び加算器４４に導入される。単位遅延素子４２
の出力は単位遅延素子４３に供給され、この単位遅延素
子４３の出力が加算器４４に入力される。ここでサンプ
リング周波数を４　ｆ　ｓｃ　（ｆ　ｓｃは色副搬送周
波数）とすると３．５８ＭＨｚのバンドパスフィルタと
なり、Ｃ信号に着目すると、加算器４４からの出力ＳＤ
は、第１図（ｄ）に示すようになる。この信号ＳＤは、
情報削減器４０３に入力される。

情報削減器４０３は、具体的にはサブサンプル回路によ
り構成され、バンドパスフィルタ４０８の出力信号をサ
ブサンプルし、情報レベルの低い信号ＳＤＩを得て、こ
れをサブフレームメモリ４０４に１共給している。サブ
フレームメモリ４０４は、自己の出力信号ＦＳＤが入力
信号ＳＤＩに対して約１フレーム遅れた画素関係となる
ように遅延素子として動作する。そしてこの出力信号Ｆ
ＤＳは、情報再現器４０５に入力される。

情報再現器４０５は、補間フィルタにより構成されてお
り、方法減衰器４０３で減衰された情報を再現した信号
ＳＤ２を得る。

第１図（ｅ）は情報再現器４０５の構成例である。入力
端子５１には信号ＦＤＳが供給され、単位遅延素子５２
とセレクタ５４に導入される。単位遅延素子５２の出力
は、単位遅延素子５３に供給され、この遅延素子５３の
反転出力もセレクタ５４に供給されている。セレクタ５
４は、２画素毎に信号ＦＳＤと単位遅延素子５３の出力
とを交互に選択し、補間された信号ＳＤ２を得ることが
できる。この信号ＳＤ２は、第１図（ｄ）に示すように
信号ＦＤ３を含み、十分に情報再現を行っている。

このように得られた信号ＳＤ２と、端子１０１の信号Ｖ
ＳＩとは、時間的には２フレームの差を有することにな
る。ここで信号ＳＤ２とＶＳＩの差分を加算器４０６で
得ることにより、２フレーム差による第２の動き情報Ｍ
２を得ることができる。但し、この第２の動き情報は、
μ軸方向の高域成分の動き情報も含んでいることになる
。

なおサブサンプル処理によって、第１図（ｂ）に示すよ
うに折り返し点がμ軸上で従来の１７２周波数に現れて
、この周波数以上の信号は折り返し成分となる。しかし
この場合は、新しい折り返し点は、第１図（ｂ）に示す
ように、μ軸上で変化するのみで、ＵＳ　ｆ軸上では変
化しない。従って、２フレーム間の差分を得るときは、
ｆ軸上の演算を行うことであるから、動き検出のための
情報はとくに変化を与えることは少なく、正確な動きの
検出を得られる。

上記のように得られる第１の動き情報Ｍ１、第２の動き
情報Ｍ２は、ロジック回路４０７に入力され、デジタル
演算される。ここで、得られた動き検出信号ｋ、１−に
は、それぞれ第２図（ａ）で説明したように、係数器２
１４．２１５．２１７．２１８の利得制御情報として用
いられる。

これにより加算器２１６の出力端子には、動き適応の輝
度信号が分離導出され、加算器２１９の出力端子には動
き適応の色信号が分離導出される。

上記したようにこの実施例によれば、動き情報を特に第
２の動き情報Ｍ２を得るための信号処理経路に、バンド
パスフィルタ４０８、サブフレームメモリ４０４、情報
再現器４０５を用いることにより、フレームメモリの容
量を大幅に減らすことができ、またこれによって、Ｙ／
Ｃ分離の特性を変えることなく安価に実現できる。

第５図はこの発明の他の実施例を示している。

第１図の実施例に対応する箇所には、第１図と同じ符号
を付している。ここでは、動き検出部のみを示し、他の
部分は省略している。ビデオ信号ＶＳ１を端子１０１を
介してフレームメモリ２０１、加３Ｉ−器４０１、バン
ドパスフィルタ４１３に導入される。加算器４０１は、
入力端子１０１に供給される信号からフレームメモリ２
０１からの出力を減算し、ローパスフィルタ４０２に供
給する。加算器４０１、フレームメモリ２０１、ローパ
スフィルタ４０２により、μ軸方向の低域成分の動きに
関する情報Ｍ１が得られる。

フレームメモリ２０１の出力は、バンドパスフィルタ４
０８を介してサブサンプル回路４０３でサブサンプルさ
れ、このサブサンプル出力（情報削減出力）はサブフレ
ームメモリ４０４に入力される。このメモリ４０４の出
力は加算器４１１に供給される。サブフレームメモリ４
０４は、第１図で説明したように、自らの出力信号とサ
ブサンプル回路４１０の出力信号とが丁度１フレーム遅
れた画素関係となるような遅延素子として動作する。ま
た入力端子１０１の信号は、バンドパスフィルタ４１３
を介してサブサンプル回路４１０でサブサンプルされ、
このサブサンプル出力（情報削減出力）は加算器４１１
に入力される。加算器４１１は、サブサンプル回路４１
０の出力から、サブフレームメモリ４０４の出力を減算
し、補間フィルタ４１２に供給する。加算器４１１は、
フレーム間差を求めていることになる。補間フィルタ４
１２は、先にサブサンプルした情報を再現して、μ軸上
の高域成分の動きに関する情報を含んだ２フレーム間差
の動き信号Ｍ２を得る。この後、上記信号Ｍ１、Ｍ２を
元に動き信号変換ロジック回路４０７で実際のミキサー
に与える係数にと１−にとを得るものである。

上記の実施例では、先の実施例のようにｆ軸方向への折
り返しは生ぜず、また、現在の信号と２フレーム前の信
号には全く同じ条件で情報削減を施しているので、サブ
フレームメモリ４０４とサブサンプル回路４１０の出力
信号の折り返しは同じように発生する。従って、この２
信号の差分を加算器４１１でとることによって完全な動
きに関する情報のみを取り出すことができる。

上記のような構成とすることによりフレームメモリの容
量を減らし小さなコストにて動き検出器を構成すること
ができる。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明によれば、Ｙ／Ｃ分離特性
を劣化させることなくフレームメモリの容量を大幅に低
減することのできる動き検出器を提供することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）はこの発明の一実施例を示す回路図、第１
図（ｂ）は同図（ａ）の回路の動作を説明するのに示し
た周波数特性図、第１図（ｃ）は同図（ａ）の情報削減
器の例を示す図、第１図（ｄ）は同図（ａ）のバンドパ
スフィルタの出力信号説明図、第１図（ｅ）は同図（ａ
）の情報再現器の例を示す図、第２図（ａ）は従来の動
き適応形Ｙ／Ｃ分離回路を示す図、第２図（ｂ）及び同
図（ｃ）はそれぞれ同図（ａ）の動作を説明するために
示した特性図、第３図及び第４図はそれぞれ動き適応形
Ｙ／Ｃ分離回路の動作を説明するのに示した周波数特性
図、第５図はこの発明の他の実施例を示す回路図である
。 １００・・・動画用Ｙ／Ｃ分離器、２００・・・静止画
用Ｙ／Ｃ分離器、３００・・・動き検出器、１０２．１
０３・・・ＩＨメモリ、１０４．１０５・・・加算器、
２０１・・・フレームメモリ、２０２．２０３．４０１
．４０６．２１６．２１９・・・加算器、４０２・・・
ローパスフィルタ、４０３・・・情報削減器、４０４・
・・サブフレームメモリ、４０５・・・情報再現器、４
０７・・・ロジック回路、４０８・・・バンドパスフィ
ルタ、２１４．２１５．２１７．２１８・・・係数器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 デジタルビデオ情報をフレームメモリを用いて１フレー
   ム分遅延させ、１フレーム間の差分を求めて第１の動き
   情報を得る手段と、前記デジタルビデオ情報の２フレー
   ム間の差分を求めて、第２の動き情報を得る手段と、前
   記第１、第２の動き情報を用いて前記ビデオ情報の画像
   の動きに応じて変化する動き検出信号を得る手段とを具
   備した動き検出装置において、 前記２フレーム間の差分を求めるために前記フレームメ
   モリの出力信号を、差分演算を得る加算器まで導く系路
   に色信号あるいは輝度信号高域を抽出するフィルタリン
   グ手段と、このフィルタリング手段の出力に対してサブ
   サンプリングを施し情報量を削減させる情報削減器と、
   この情報削減器の出力を遅延させて出力するサブフレー
   ムメモリとを少なくとも具備したことを特徴とする動き
   検出装置。