JPH05260446A - 走査変換方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 飛び越し走査から順次走査への変換における
画質向上を図る。 【構成】 飛び越し走査の画像信号５１を内挿回路１，
２および動きベクトル検出回路３に入力する。内挿回路
１では、垂直フィルタにより順次走査に変換して内挿信
号５２として出力する。内挿回路２では、垂直・時間２
次元空間でのフィルタにより順次走査に変換して内挿信
号５３として出力する。動きベクトル検出回路３では、
画像の動きベクトルを検出して動き信号５４として出力
する。内挿信号５２，５３、動き信号５４は混合回路４
に入力され、動き信号５４で示される動きの方向と量に
従って内挿信号５２，５３を混合し、順次走査信号５５
を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像信号の走査変換方式
に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、飛び越し走査から順次走査への変
換はクリアビジョン受信機により実現されており、その
基本構成は図７に示すようになっている。

【０００３】まず飛び越し走査の入力画像信号６３は内
挿回路１１に入力され、垂直フィルタにより２倍の走査
線数に変換されて順次走査の信号６４が出力される。垂
直フィルタの構成は、画像信号６３に対して０信号を挿
入することで２倍の走査線密度にして順次走査化した信
号に対して、ｚ変換の記述で例えば Ｈ（ｚ）＝１／２（ｚ^-1＋２＋ｚ） なる特性のフィルタを施して信号６４とする。ここでｚ
は順次走査の１走査線分の遅延を表現する。

【０００４】入力画像信号６３は記憶回路１２にも入力
されて１フレーム分だけ遅延させた信号６５が出力され
る。信号６３と信号６５との差分６６は絶対値回路１３
に入力され、差分６６の絶対値６７が出力される。絶対
値６７は判定回路１４に入力され、例えば図８に示す判
定方法に従って動き量６８を出力する。図８では絶対値
６７をＧ、動き量６８をＷとし、Ｇがｇ０以下ではＷ＝
０、Ｇがｇ１以上ではＷ＝１、Ｇがｇ０以上ｇ１以下の
場合にはＷは０以上１以下の値を持つ。信号６４，６
５、動き量６８は混合回路１５に入力され、信号６４の
重みをＷ、信号６５の重みを（１−Ｗ）として信号６
４，６５を重み付け加算した信号６９を出力する。

【０００５】以上の処理により、飛び越し走査の信号６
３から、動き適応処理により順次走査の画像信号６９を
生成している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来技術におい
ては、動画を１フィールドのみの信号から順次走査に変
換するため、動画時の画質が静止画時の画質より劣化し
ているという欠点がある。

【０００７】本発明の目的は、このような従来方式の欠
点を緩和せしめ、順次走査に変換された画像信号の動画
における画質を向上することが可能な走査変換方式を提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、飛び越し
走査の原画像信号を順次走査に変換する走査変換方式で
あって、前記原画像信号から画像の動きベクトルを検出
し、前記原画像信号に対して垂直フィルタを施すことで
生成される順次走査の内挿信号と、前記原画像信号に対
して垂直・時間２次元空間でのフィルタを施すことで生
成される順次走査の内挿信号とを、前記動きベクトルに
従って混合比を変化させながら混合することで順次走査
の画像信号に変換することを特徴とする。

【０００９】第２の発明は、飛び越し走査の原画像信号
を順次走査に変換する走査変換方式であって、前記原画
像信号から画像の動きベクトルを検出し、この動作ベク
トルに従って注目するフィールドの過去または未来のフ
ィールドの画素値の少なくともどちらか一方を前記注目
するフィールド内に挿入することで補間画像を生成し、
この補間画像に対して内挿処理を施すことで順次走査の
画像信号を生成することを特徴とする。

【００１０】

【作用】第１の発明の走査変換方式の基本動作は、入力
画像信号から図５に示すような画像の動きベクトルを検
出し、画像の動き方向，量に応じて内挿フィルタを切り
替えることである。図５では第（ｎ−１）フィールドの
画像が第ｎフィールドでベクトルｖだけ移動しているこ
とを示しており、これが動きベクトルである。この画像
の動きが既定の大きさ以下の場合には垂直・時間２次元
空間でのフィルタにより順次走査に変換し、画像の動き
が大きな場合には垂直フィルタにより順次走査に変換す
る。これにより、画像の動きが小さい場合には複数フィ
ールドの信号を用いて垂直・時間２次元空間でのフィル
タを施すことで、１フィールドのみから内挿処理を施す
場合に比較して高精細な内挿信号を得ることができる。

【００１１】さらに詳しく説明する。まずは画像が垂直
方向に動いている場合について考える。図４において、
ＦＶを垂直方向の周波数、ＦＴを時間方向の周波数と
し、ＮＴＳＣテレビジョン信号の走査形式の信号帯域を
垂直方向が４８０ＴＶ本／画面高、時間方向が３０Ｈｚ
の範囲とする。画像が垂直方向にある一定の速さで動い
ている場合には、ＦＶ−ＦＴ空間では図の角度ｐの破線
上にスペクトラムが集まることが知られている。ｐは動
きの速さによって変化し、静止している場合には９０度
となり、動き量が大きくなるに従って小さくなる。図の
斜線部を通過帯域とする２次元フィルタでは、動きの速
さが大きくなるに従って垂直の精細度が低下することに
なる。しかし、垂直方向の動きのみの場合、１フィール
ド当たり１走査線分以下の動きの場合には、２４０ＴＶ
本／画面高以上の精細度が得られることになる。一方、
図４（ｂ）斜線部は垂直フィルタにより順次走査に変換
した際の信号帯域を表現しており、２４０ＴＶ本／画面
高の精細度となる。即ち、画像の動きが垂直方向のみで
１フィールド当たり１走査線分以下の動きの場合には、
図４（ａ）に示すような特性を持つ２次元フィルタを用
いて内挿することで精細度の高い順次走査信号を得るこ
とができる。

【００１２】画像の動きが水平方向の成分を持つ場合に
も同様に考えることができる。画像が水平方向に動く場
合には、図４（ａ）においてＦＶ軸をＦＨ（水平方向の
周波数）軸に置き換えて考えればよい。従って、画像が
水平方向のみに動く場合でも、垂直・時間の２次元フィ
ルタで内挿した画像の水平高周波帯域では垂直精細度が
劣化する。そこで、画像の垂直方向への動き成分が１フ
ィールド当たり１走査線分以下の動きの場合には、水平
方向への動き量に応じて水平信号帯域を分割し、その低
域側を垂直・時間２次元空間でのフィルタで内挿し、高
域側を垂直フィルタで内挿することにすれば、垂直精細
度の高い順次走査信号を得ることができる。

【００１３】次に第２の発明の走査変換方式について説
明する。基本動作は、入力画像信号から画像の動きベク
トルを検出し、順次走査化しようとしているフィールド
に対して動きベクトルに従って過去または未来のフィー
ルドの画素値を挿入して補間画像を生成し、この補間画
像から順次走査の画像信号を生成する。図６を用いて詳
しく説明する。図６においてｎ，ｎ−１はフィールドの
番号を表し、第ｎフィールドを順次走査化する場合につ
いて示している。図は垂直方向の動きのみ表現してい
る。図６（ａ）は垂直方向の動きが０の場合であり、第
（ｎ−１）フィールドの画素Ａを第ｎフィールドの画素
Ｂ，Ｃの間に挿入することで補間画像が生成される。こ
の場合には補間画像と順次走査の画像信号が一致する。
図６（ｂ）は垂直方向の動きがある場合を示す。この場
合には第（ｎ−１）フィールドの画素Ｄの動きベクトル
分だけずらして第ｎフィールドに挿入することで補間画
像を生成する。この補間画像から順次走査信号とするの
に必要な画素位置の信号を内挿する。簡単のため水平方
向の動きがｍ画素／フィールド（ｍ：整数）とすれば、
この内挿は例えば第（ｎ−１）フィールドの画素Ｄと、
第ｎフィールドの画素Ｅの重み付け加算によって実現で
きる。この重み付け加算は直線内挿特性となるが、画素
Ｄと画素Ｅを用いることにより、従来行われてきた画素
Ｅと画素Ｆを用いた内挿特性より広い信号帯域を実現で
きる。即ち、従来方式よりも高精細な順次走査信号を得
ることが可能となる。

【００１４】

【実施例】次に図１〜図６を参照して本発明の実施例に
ついて説明する。

【００１５】まず、第１の発明の走査変換方式の一実施
例について説明する。図１はその走査変換方式を実施す
る回路の基本構成を示すブロック図である。まず、飛び
越し走査の画像信号５１を内挿回路１，２および動きベ
クトル検出回路３に入力する。内挿回路１では垂直フィ
ルタにより順次走査に変換して内挿信号５２として出力
する。垂直フィルタの通過帯域は例えば図４（ｂ）に示
されるものとし、その構成は例えば図７で説明した内挿
回路１１と同じでよい。内挿回路２では垂直・時間２次
元空間でのフィルタにより順次走査に変換して内挿信号
５３として出力する。２次元フィルタの通過帯域は例え
ば図４（ａ）に示されるものとし、その構成は公知のよ
うに、例えば複数の１フィールド遅延回路を縦列接続
し、各１フィールド遅延回路に各々複数の１走査線遅延
回路を縦列接続し、全ての１走査線遅延回路の出力の重
み付け加算を求めることで実現される。動きベクトル検
出回路３では公知の技術により画像の動きベクトルを検
出して動き信号５４として出力する。内挿信号５２，５
３および動き信号５４は混合回路４に入力され、動き信
号５４で示される動きの方向と量に従って内挿信号５
２，５３を混合し、順次走査信号５５を出力する。動き
ベクトル検出回路３および混合回路４については以下に
説明する。

【００１６】図２に動きベクトル検出回路３の構成例を
示す。まず入力画像信号５９は記憶回路８に入力され
て、例えば１フィールド分だけ遅延させた信号６０が出
力される。信号６０は内挿回路９においてベクトル検出
の精度に応じて垂直，水平方向の画素密度が高くされて
信号６１として出力される。例えば水平方向に０．５画
素間隔の精度で検出する場合には、水平方向に２倍の画
素密度となるように内挿する。また垂直方向に１走査線
間隔の精度で検出する場合には、走査線密度を２倍に内
挿して順次走査化する必要がある。信号６１と入力の画
像信号５９はマッチング回路１０に入力されて、動きベ
クトル６２を出力する。動きベクトルは画素毎に求める
ものとし、マッチング回路１０においては、例えば注目
画素を中心としたブロックを考え、画像信号５９の画素
値と既定探索範囲内で様々なベクトルｖだけ位置シフト
した信号６１の画素値との差分絶対値のブロック内総和
Ｓを求め、これが最も小さな値となるベクトルｖをその
画素の動きベクトル６２とする。

【００１７】次に混合回路４での混合方法について説明
する。一例としては、動きの垂直成分が１フィールド当
たり１走査線分以下であり、かつ水平方向の動きが１フ
ィールド当たりｍ画素以下（ｍ：既定値）の動きの場合
には内挿信号５３を選択し、これ以外の場合には内挿信
号５２を選択するものでよい。また動きの垂直成分が１
フィールド当たり１走査線分以下の場合には、水平方向
の動きの量に応じて帯域幅を変化させながら内挿信号５
２および５３を各々帯域分割し、内挿信号５３の水平低
域側成分と内挿信号５２の水平高域側成分を加算した信
号を順次走査信号５５として出力すれば画質が向上す
る。なお、適した動きベクトルが検出されない場合に
は、内挿信号５２を順次走査信号５５として出力する。
ここで言う適した動きベクトルとは、動きベクトル検出
回路３において求めたＳが既定の閾値以下となっている
ベクトルを指す。

【００１８】以上が第１の発明の走査変換方式の実施例
の説明である。なお、本実施例においては動きベクトル
を画素毎に求めることにしたが、ブロック毎あるいはフ
ィールド毎に求めた後、画素毎にそのベクトルの確から
しさを検定して用いてもよい。この際、求めたベクトル
の確からしさが低い場合には、例えば内挿信号５２を順
次走査信号５５として出力するようにすればよい。ま
た、本実施例では内挿回路は１，２の２種類であるが、
フィルタ特性の異なる内挿回路を２種類以上用意し、動
きの種類によって切り替えてもよい。

【００１９】次に第２の発明の走査変換方式の一実施例
について説明する。図３はその基本構成を示すブロック
図である。飛び越し走査の画像信号５１はまず記憶回路
５に入力されて、１フィールド分だけ遅延された信号５
６となる。また、画像信号５１は動きベクトル検出回路
６に入力され、図１の動きベクトル検出回路３と全く同
じ構成によって動き信号５７が出力される。画像信号５
１、信号５６、動き信号５７は内挿回路７に入力され、
順次走査信号５８が出力される。

【００２０】内挿回路７の動作を詳しく説明する。画像
信号５１に対して、動き信号５７に示される動きの方向
と量に従って位置をシフトさせながら信号５６の画素値
を挿入して補間画像を生成し、この補間画像から順次走
査の画像信号を生成する。まず垂直方向の動きが０の場
合には図６（ａ）に示すように、信号５６の画素Ａを画
像信号５１の画素Ｂ，Ｃの間に挿入することで補間画像
を生成する。この際、画素Ａは水平方向の動きの分だけ
画素Ｂ，Ｃに比較して位置をシフトさせる。図に示され
るように、垂直方向の動きがない場合には補間画像の走
査線構造は順次走査の場合と一致する。必要があれば内
挿処理により水平方向に画素位置の補正を行って（即
ち、挿入された画素Ａと画素Ｂ，Ｃの水平位置を一致さ
せ）、順次走査信号５８として出力する。一方、垂直方
向の動きがある場合には図６（ｂ）に示すように、信号
５６の画素Ｄを動きベクトル分だけずらして画像信号５
１に挿入することで補間画像を生成する。この補間画像
から順次走査信号とするのに必要な画素位置の信号を内
挿する。水平方向の動きがｍ画素／フィールド（ｍ：整
数）で検出する場合には、この内挿は例えば信号５６の
画素Ｄと、画像信号５１の画素Ｅの重み付け加算によっ
て実現する。また、水平方向の動きが画素間隔より狭い
精度で検出され、小数点以下の値を持つ場合には、予め
信号５６を水平方向に画素密度を高くする内挿処理を施
しておき、挿入する画素の水平方向の画素位置が画素
Ｅ，Ｆと一致するようにしておけばよい。なお第１の発
明の走査変換方式の実施例と同じように、適した動きベ
クトルが検出されない場合には、画像信号５１を図１の
内挿回路１と同様にして順次走査化し、順次走査信号５
８として出力する。

【００２１】以上が第２の発明の走査変換方式の実施例
の説明である。なお動きベクトルの検出は、第１の走査
変換方式の実施例と同様にブロック毎あるいはフィール
ド毎に求めた後、画素毎にそのベクトルの確からしさを
検定して用いてもよい。この際、求めたベクトルの確か
らしさがない場合には、例えば画像信号５１を図１の内
挿回路１と同様にして順次走査化した信号を順次走査信
号５８として出力するようにすればよい。また、記憶回
路５を動きベクトル検出回路６に含まれる記憶回路と共
有すること等によりハードウェア規模を小さくすること
は可能である。また、本実施例では１フィールド前の画
素値を挿入することで補間画像を生成する場合について
述べたが、複数フィールドの画素値を全て挿入してもよ
いし、注目フィールドにとって未来のフィールドの画素
値を挿入するように変更してもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上述べてきたように本発明によれば、
従来技術に比較して動画時の画質が向上した順次走査信
号を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の走査変換方式を実施する回路の基
本構成を示すブロック図である。

【図２】動きベクトル検出回路の構成を示すブロック図
である。

【図３】第２の発明の走査変換方式の一実施例の基本構
成を示すブロック図である。

【図４】本発明の一実施例におけるフィルタ特性の一例
を示す図である。

【図５】動きベクトルの説明図である。

【図６】本発明の一実施例における内挿処理の説明図で
ある。

【図７】従来の走査変換方式を実施する回路の基本構成
を示すブロック図である。

【図８】従来の走査変換方式における動きの判定方法を
示すグラフである。

【符号の説明】

１，２，７，９，１１ 内挿回路 ３，６ 動きベクトル検出回路 ４，１５ 混合回路 ５，８，１２ 記憶回路 １０ マッチング回路 １３ 絶対値回路 １４ 判定回路

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【手続補正書】

【提出日】平成５年４月１２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項２

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】第２の発明は、飛び越し走査の原画像信号
を順次走査に変換する走査変換方式であって、前記原画
像信号から画像の動きベクトルを検出し、この動きベク
トルに従って注目するフィールドの過去または未来のフ
ィールドの画素値の少なくともどちらか一方を前記注目
するフィールド内に挿入することで補間画像を生成し、
この補間画像に対して内挿処理を施すことで順次走査の
画像信号を生成することを特徴とする。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】飛び越し走査の原画像信号を順次走査に変
   換する走査変換方式であって、前記原画像信号から画像
   の動きベクトルを検出し、前記原画像信号に対して垂直
   フィルタを施すことで生成される順次走査の内挿信号
   と、前記原画像信号に対して垂直・時間２次元空間での
   フィルタを施すことで生成される順次走査の内挿信号と
   を、前記動きベクトルに従って混合比を変化させながら
   混合することで順次走査の画像信号に変換することを特
   徴とする走査変換方式。
2. 【請求項２】飛び越し走査の原画像信号を順次走査に変
   換する走査変換方式であって、前記原画像信号から画像
   の動きベクトルを検出し、この動作ベクトルに従って注
   目するフィールドの過去または未来のフィールドの画素
   値の少なくともどちらか一方を前記注目するフィールド
   内に挿入することで補間画像を生成し、この補間画像に
   対して内挿処理を施すことで順次走査の画像信号を生成
   することを特徴とする走査変換方式。