JPH0479509B2

JPH0479509B2 -

Info

Publication number: JPH0479509B2
Application number: JP59244638A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Tanaka; Daiji Nishizawa; Juichi Ninomya
Original assignee: Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 1984-11-21
Filing date: 1984-11-21
Publication date: 1992-12-16
Also published as: JPS61125295A

Description

【発明の詳細な説明】

（技術分野）本発明は、テレビジヨン画像信号のフレーム数
および走査線数を変換するテレビジヨン方式変換
方式に関し、特に、簡単な構成の回路装置によ
り、方式変換に伴つて生ずる動き画像のぼけおよ
びジヤキーネスなどの画質劣化を軽減し得るよう
にしたものである。（従来技術）従来方式のテレビジヨン方式変換装置では、第
８図に示すように、Ｎライン／Ｍフイールド方式
のテレビジヨン信号をＫライン／Ｌフイールドの
異種方式のテレビジヨン信号に変換するために、
補間フイルタ１と間引き回路２とにより、時空間
線形信号処理を行なつて、毎秒フイールド数と走
査線数を変換していた。例えば、Ｍ＝60フイール
ド／秒の入力テレビジヨン信号をＮ＝50フイール
ド／秒の出力テレビジヨン信号に変換する場合に
は、第９図に示すように、入力信号の第１〜第６
フイールドを出力信号の５フイールドａ〜ｅに変
換するのが変換周期となる。かかるフイールド数
変換においては、連続した２フイールドの入力画
像信号の中間に位置する新たなフイールドの出力
画像信号を形成するのに、前後のフイールドの入
力画像信号の加重平均を求める線形信号処理を行
なう際に、画像に動きがあると、加重平均を求め
る２フイールドの入力画像信号の位置がずれてい
るので、画像のエツジ部にぼけやジヤキーネスが
生じ、動き画像が著しい画質劣化を来たす、とい
う重大な欠点があつた。（発明の目的）本発明の目的は、上述した従来の欠点を除去
し、簡単な構成の回路により、方式変換を施すべ
きテレビジヨン信号の画像全体に撮像カメラのパ
ンやチルトによる一様な動きがあり、さらには、
画像の一部の動きの異なる部分があつても、変換
出力画像信号の動きぼけやジヤキーネスによる画
質劣化を大幅に軽減し得るようにしたテレビジヨ
ン方式変換方式を提供することにある。（発明の構成）すなわち、本発明テレビジヨン方式変換方式
は、テレビジヨン方式変換のフレーム数を変換す
るに当り、原画像信号の連続した２フレーム間に
おける加重平均による線形内挿によつて当該２フ
レーム間に内挿する新たなフレーム内の内挿画像
信号を形成するとともに、前記原画像信号の順次
のフレームが表わす画像の少なくとも一部分につ
いて順次のフレーム間の最大相関に基づいてそれ
ぞれ検出した順次のフレーム間における平行移動
の方向および距離を表わす動ベクトルに応じてそ
れぞれ修正した新たな位置と原位置とにおける当
該２フレームの前記原画像信号に加重平均によつ
て前記新たなフレームの動き補償内挿画像信号を
形成し、前記原画像信号のフレーム間差信号と前
記動き補償内挿画像信号のフレーム間差信号とを
それぞれ互いに比較して、前記原画像信号のフレ
ーム間差信号の方が小さいときには前記内挿画像
信号の割合いを大きくし、前記動き補償内挿画像
信号のフレーム間差信号の方が小さいときには当
該動き補償内挿画像信号の割合いを大きくして、
前記内挿画像信号と前記動き補償内挿画像信号と
を加算することにより変換出力画像信号を形成す
るようにしたことを特徴とするものである。（実施例）以下に図面を参照して実施例につき本発明を詳
細に説明する。まず、本発明方式によるテレビジヨン方式変換
装置の基本的構成の例を第１図に示す。図示の構
成においては、Ｎライン／Ｍフイールド方式の入
力画像信号を順次走査変換部３に導いて、２：１
インターレース走査から順次走査に変換してＮラ
イン／Ｍフレーム方式の順次走査画像信号に変換
し、引続くフレーム数変換に際して時間軸方向の
情報を有効に利用し得るようにする。ついで、そ
の順次走査画像信号を動き補償型フレーム数変換
部４に導き、Ｎライン／Ｍフレーム方式からＮラ
イン／Ｌフレーム方式に変換する。このフレーム
数変換に際しては、カメラのパンやチルトによる
一方向性の画像の動きに対し、画像の全体、さら
には、動きの異なる部分について動ベクトルをそ
れぞれ検出し、その動ベクトルに基いて画像の動
きによる変換出力画像の画質劣化を補償する。つ
いで、その動き補償変換出力画像信号を走査線数
変換部５および２：１インターレース変換部６に
順次に供給し、Ｎライン／Ｌフレーム方式の順次
走査画像信号を所要のＫライン／Ｌフイールド方
式の２：１インターレース走査画像信号に変換し
て取出す。かかる方式変換装置の構成のうち、順
次走査変換部３、走査線数変換部５および２：１
インターレース変換部６については従来慣用の技
術によつて実現が可能であるので、以下では専ら
本発明による動き補償型フレーム数変換部４につ
いて詳細に説明する。本発明方式のテレビジヨン方式変換装置におけ
る動き補償型フレーム数変換部の詳細構成の例を
第２図に示す。図示の構成によるフレーム数変換
部においては、順次走査画像信号を線形補間フイ
ルタ７、動き調整バツフアメモリ８および動き・
動きベクトル検出回路９に並列に供給する。線形
補間フイルタ７は、従来慣用のものと同様に、入
力順次走査画像信号に対して連続した２フレーム
信号の加重平均による線形内挿を施し、新たな内
挿フレーム画像信号を形成する。一方、動き調整
バツフアメモリ８は、一旦記憶した順次走査画像
信号について、例えば本願人の出願に係る特開昭
54−124927号公報に記載のように、順次のフレー
ムに複数個ずつ設定したブロツクのうち、フレー
ム間で最大の相関を示すブロツク間の相対位置に
よつて画像の動き乃至動きベクトルを検出するよ
うに構成した動き・動きベクトル検出回路９によ
り、画像の全体、さらには、動きの異なる一部分
についてそれぞれ検出した一方向性ベクトル、す
なわち、撮像カメラのパン、チルトなどによる移
動の方向に対応した水平・垂直両成分を有する動
きベクトルθ₁により制御してブロツク間の相対位
置移動に対応した新たなメモリアドレスの画像信
号を当該メモリから読出し、そのメモリ出力画像
信号と線形補間フイルタ７の補間出力画像信号と
に、検出した動きベクトルの大きさに対応した係
数を後述するように相補的に乗算して加重加算す
ることにより、画像の動きに対する信号波形のな
まりを補償した内挿画像信号を形成する。なお、この動きベクトルは、一様に移動する画
像全体、さらには、動きの異なる部分画像につい
て、それぞれ、前述したようにして設定した複数
ブロツク中、フレーム間で最大の相関を示すブロ
ツク毎に検出するものであり、ブロツクの大きさ
は、画像の内容、動きの状態などに応じ、適宜複
数画素ずつの方形に設定し、積分効果により画素
間のバラツキをなくすようにする。第３図に、撮像カメラを速度v₁でパンしなが
ら、速度v₁の移動物体例えば人物を背景例えば樹
木とともに撮像している状態を示すと、かかる場
合には、移動物体がカメラのパン方向にパン速度
と同じ速度で平行移動していることになるので、
移動物体については、カメラに対する相対速度が
零となるから、移動物体像は画面上においては静
止画像領域となり、反対に、静止している背景の
方が画面上では動き画像領域となる。これに対
し、動き・動きベクトル検出回路９においては、
入力順次走査画像信号i₁のフレーム間差信号に基
づいて前述したとおりの動きベクトルθ₁を検出
し、その動きベクトルθ₁により前述したように動
き調整バツフアメモリ８の読出しアドレスを制御
して入力順次走査画像信号i₁の動き画像領域に対
して画像の動きによるぼけやジヤキーネスを補償
した動き補償内挿画像信号i₂を形成させるととも
に、その動き補償内挿画像信号i₂と入力順次走査
画像信号i₁とのそれぞれのフレーム間差信号のう
ち、それらの画像信号を前述したように加重加算
して合成する際に、フレーム間差信号が小さい方
の画像信号i₁もしくはi₂に対する加重比をフレー
ム間差信号の大きさの相違に対して相補的に大き
くするように後述する可変係数器１０および１１
をそれぞれ制御するようにした動き制御信号θ₂を
形成する。したがつて、第２図示の構成により、線形補間
フイルタ７からの線形補間内挿画像信号を可変係
数器１０に供給するとともに、動き調整バツフア
メモリ８からの動き補償内挿画像信号を可変係数
器１１に供給し、それらの可変係数器１０および
１１の各係数ｌおよび（１−ｌ）を動き・動きベ
クトル検出回路９からの上述した動き制御信号θ₂
により相補的に可変制御したうえで、それらの可
変係数器の出力画像信号を加算器１２により加算
合成し、Ｎライン／Ｌフレーム方式のフレーム数
変換出力順次走査画像信号として取出せば、第３
図につき前述したパン撮像出力画像信号に対して
は、画面上動き画像領域となる大面積の背景画像
は、画像の動きによるぼけやジヤキーネスの少な
い動き補償内挿画像信号成分の大きい変換出力画
像となり、また、画面上静止画像領域となる移動
物体画像は、線形補間による完全な内挿画像信号
成分の大きい変換出力画像信号となり、その結
果、画面全体として画像の動きによる画質劣化が
極めて少ないフレーム数変換出力画像信号が得ら
れる。上述のような基本構成による本発明方式の動き
補償型フレーム数変換部の詳細構成の例を第４図
に示す。図示の構成例においては、第２図示の基
本構成におけると同様に、Ｎライン／Ｍフレーム
方式からＮライン／Ｌフレーム方式へ順次走査画
像信号のフレーム数変換を行ない、フレームメモ
リ１４、可変係数器１５，１６および加算器１９
が第２図の基本構成における線形補間フイルタ７
に相当し、バツフアメモリ(f)２２，２３が動き調
整バツフアメモリ８に相当し、動き・動きベクト
ル検出回路２４が動き・動きベクトル検出回路９
に相当し、可変係数器１７および１８が可変係数
器１０および１１にそれぞれ相当する。なお、第
４図示の構成におけるフレーム順位判別回路１３
は、第９図につき前述した順次走査画像信号のフ
イールド数すなわちフレーム数の変換過程におけ
る１周期の内挿フレームａ〜ｅの変換順位を判別
して指定し、可変係数器１５および１６の係数値
を制御するものである。可変係数器１５および１６の各係数値k₁および
k₂は、第５図に示すように、内挿フレームの前後
の第ｎフレームおよび第（ｎ＋１）フレームの中
間における位置によつて相補的に変化し、かかる
加重係数値は、第９図に示した５フレーム変換周
期の場合には、順次の内挿フレームａ〜ｅについ
て、つぎの第１表に示すようになる。

【表】なお、バツフアメモリ（f′）２２および２３に
おける画像の動き調整のための画像信号書込み・
読出し間の遅延量は、第２図示の基本構成におけ
ると同様に、動き・動きベクトル検出回路２４か
らの動きベクトルのアドレス量を表わす検出出力
信号ｅおよびｆによつてそれぞれ制御される。フレーム数変換過程における第ｎフレームと第
（ｎ＋１）フレームの入力画像信号波形の例を第
６図にそれぞれ実線で示し、その中間の内挿フレ
ームの補間内挿画像信号波形を同図に点線で示
す。図中、速度v_x画素／フレームを付して示す矢
印は水平方向の動きベクトルであり、記号v_x1お
よびv_x2をそれぞれ付した矢印は第ｎフレームお
よび第（ｎ＋１）フレームの入力画像信号に対す
るそれぞれの動き補正量であり、それらの入力フ
レームの中間における内挿フレームの位置に応じ
てつぎのようになる。 v_x1＝k₂・v_x、v_x2＝−k₁・v_X 上式で表わされる動き補正量v_x1およびV_x2が動
き・動きベクトル検出回路２４の検出出力信号ｅ
およびｆとなる。かかる動き・動きベクトル検出回路の詳細構成
の例を第７図に示す。図示の構成においては、第
４図示のフレーム数変換部におけるフレームメモ
リ１４の入出力端からそれぞれ導いた連続２フレ
ームの入力画像信号ａ、ｂの減算器２５による差
分、並びに、それら入力画像信号ａ、ｂをそれぞ
れバツフアメモリ２２，２３に供給して動き調整
を施した連続２フレームの画像信号ｃ、ｄの減算
器２６による差分を画像の動き量として取出し、
絶対値器２７並びに２８を介して得たそれぞれの
絶対値を、入力画像信号ａ，ｂの差分については
さらに反転回路２９を介して、非加算混合
（NAM）回路３０に供給し、かかる２入力信号
のうち大きい方の差分絶対値l′を取出す。なお、
反転回路２９の介挿により、入力差分信号（ｘ）
を正規化して（０〜１）とすると、反転出力信号
は（１−ｘ）となる。かかる非加算混合出力信号
l′は、第４図示の構成における加算器１９からの
線形内挿画像信号と加算器２１からの動き調整を
施した内挿画像信号とのうち、フレーム間差信号
が小さい方を選択するための制御信号ｇとなる。
すなわち、NAM回路３０からの非加算混合出力
信号l′を、切換えスイツチ（SW1）３４の端子(1)
に導き、その切換えスイツチ３４を介し、可変係
数器１７に印加して、線形補間内挿画像信号に乗
ずる係数ｌを制御するための制御信号g₁(l)とする
とともに、前述の反転回路２９と同様に作用する
係数器３１に供給して反転信号（１−l′）とした
うえで切換えスイツチ（SW2）３５の端子(1)に
導き、その切換えスイツチ３５を介し、可変係数
器１８に印加して、動き調整内挿画像信号に乗ず
る係数（１−ｌ）を制御するための制御信号g₂
（１−ｌ）とする。なお、これらの可変係数器１
７および１８にそれぞれ印加する制御信号g₁(l)お
よびg₂（１−ｌ）は、動きベクトル検出回路３６
によつて一方向性の動きベクトルβが検出された
とき以外は、線形補間内挿画像信号をそのままフ
レーム数変換出力画像信号として取出さなければ
ならないのであるから、上述した切換えスイツチ
３４の端子(2)には可変係数器１７の係数ｌを１と
する制御電圧を供給するとともに、切換えスイツ
チ３５の端子(2)は接地して、可変係数器１８の係
数（１−ｌ）を零とする制御電位にし、それらの
切換えスイツチ３４および３５を動きベクトル検
出回路３６からの動きベクトル検出判定信号βに
より制御して、一方向性動きベクトルが検出され
ないときには各係数がｌ＝１、１−ｌ＝０となる
ようにする。また、動きベクトル検出回路３６か
らの一方向性移動の速度v_xに対応した動きベクト
ル信号αを係数ｋおよび（１−ｋ）をそれぞれ乗
ずる係数器３８および３２に導いて、第５図につ
き前述した内挿フレームの前後の入力フレームか
らの時間的距りk₁およびk₂に逆比例して按分し、
前後のフレームの入力画像信号に対する動き補正
量v_x1およびv_x2にそれぞれ相当したメモリアドレ
ス制御信号ｆおよびｅを取出し、第４図につき前
述したように、動き調整用のバツフアメモリ
（f′）２３および２２にそれぞれ供給してその読
出しアドレスを制御し、動き補償を行なわせる。なお、動きベクトル検出回路３６は、従来、フ
レーム間符号化などに慣用のマツチング法あるい
はグラデイエント法などの動ベクトル検出方法を
適用して、従来と同様に、容易に構成することが
できる。（効果）以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、撮像カメラをパンあるいはチルトしたときな
どの画像の全体、さらには、動きの異なる一部分
の一方向性の動きに対して、線形補間による内挿
画像信号とその内挿画像信号に画像の一方向性移
動に応じた補償を施した動き補償内挿画像信号と
を画像の動きの有無乃至程度に応じた比率で混用
することにより、画像エツジ部のぼけやジヤキー
ネスなどの画質劣化を低減した状態でフレーム数
変換を行なうことができる。特に、１フレームメ
モリを用いて線形内挿を行なうようにした線形補
間フイルタを用いれば、簡単な構成の装置により
かかるフレーム数変換を達成することができる。したがつて、本発明方式のフレーム数変換を行
なえば、動きぼけやジヤキーネス等の画質劣化を
低減して、525ライン／60フイールド方式と625ラ
イン／50フイールド方式との間、あるいは、1125
ライン／60フイールド方式の高品位テレビジヨン
信号と625ライン／50フイールド方式の標準テレ
ビジヨン信号との間の方式変換を良好な画質をも
つて達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方式によるテレビジヨン方式変
換装置の基本的構成を示すブロツク線図、第２図
は同じくその方式変換装置における動き補償型フ
レーム数変換部の基本的構成を示すブロツク線
図、第３図は一方向性の動き画像発生過程の例を
示す線図、第４図は本発明方式による動き補償型
フレーム数変換部の詳細構成の例を示すブロツク
線図、第５図は線形内挿補間の態様の例を示す線
図、第６図は同じくその線形内挿補間の例を示す
信号波形図、第７図は本発明方式による動き補償
型フレーム数変換部における動き・動きベクトル
検出回路の詳細構成の例を示すブロツク線図、第
８図は従来のテレビジヨン方式変換装置の概略構
成を示すブロツク線図、第９図はフイールド数変
換過程の例を示す線図である。１……補間フイルタ、２……間引き回路、３…
…順次走査変換部、４……動き補償型フレーム数
変換部、５……走査線数変換部、６……２：１イ
ンターレース走査変換部、７……線形補間フイル
タ、８……動き調整バツフアメモリ、９……動
き・動きベクトル検出回路、１０，１１……可変
係数器、１２……加算器、１３……フレーム順位
回路、１４……フレームメモリ、１５，１６，１
７，１８……可変係数器、１９，２０，２１……
加算器、２２，２３……バツフアメモリ、２４…
…動き・動きベクトル検出回路、２５，２６……
減算器、２７，２８……絶対値器、２９……反転
回路、３０……非加算混合（NAM）回路、３
１，３２，３３……係数器、３４，３５……切換
えスイツチ、３６……動きベクトル検出回路。

Claims

【特許請求の範囲】

１テレビジヨン方式変換のフレーム数を変換す
るに当り、原画像信号の連続した２フレーム間に
おける加重平均による線形内挿によつて当該２フ
レーム間に内挿する新たなフレームの内挿画像信
号を形成するとともに、前記原画像信号の順次の
フレームが表わす画像の少なくとも一部分につい
て順次のフレーム間の最大相関に基づいてそれぞ
れ検出した順次のフレーム間における平行移動の
方向および距離を表わす動ベクトルに応じてそれ
ぞれ修正した新たな位置と原位置とにおける当該
２フレームの前記原画像信号に加重平均によつて
前記新たなフレームの動き補償内挿画像信号を形
成し、前記原画像信号のフレーム間差信号と前記
動き補償内挿画像信号のフレーム間差信号とをそ
れぞれ互いに比較して、前記原画像信号のフレー
ム間差信号の方が小さいときには前記内挿画像信
号の割合いを大きくし、前記動き補償内挿画像信
号のフレーム間差信号の方が小さいときには当該
動き補償内挿画像信号の割合いを大きくして、前
記内挿画像信号と前記動き補償内挿画像信号とを
加算することにより変換出力画像信号を形成する
ようにしたことを特徴とするテレビジヨン方式変
換方式。