JPH0620302B2 - フイ−ルド間補間装置 - Google Patents

フイ−ルド間補間装置

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JPH0620302B2
JPH0620302B2 JP60042361A JP4236185A JPH0620302B2 JP H0620302 B2 JPH0620302 B2 JP H0620302B2 JP 60042361 A JP60042361 A JP 60042361A JP 4236185 A JP4236185 A JP 4236185A JP H0620302 B2 JPH0620302 B2 JP H0620302B2
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健志 駄竹
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/50Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding
    • H04N19/503Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding involving temporal prediction
    • H04N19/51Motion estimation or motion compensation
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、ラインインターレースされた画像情報につい
てフレーム間補間を行なう装置に係り、特に動きベクト
ルを用いたフィールド間補間装置に関する。
〔本発明の技術的背景とその問題点〕
画像情報の帯域圧縮の一手法として、画像情報をナイキ
スト周波数以下の周波数で標本化する、サブナイキスト
・サンプリングが知られている。サブナイキスト・サン
プリングでは、本来伝送すべき点の画像情報を間引いて
伝送するため、受信側で間引かれた点の情報を補間する
必要がある。補間には同一フィールド内の画像情報だけ
を用いて補間するフィールド内補間と、1フィールド前
の画像情報も使用するフィールド間補間、さらにフレー
ム間補間がある。
フィールド間補間は、現フィールドに存在しない時間的
に最も近い1フィールド前の画像情報を使用するため、
正しく行なわれれば最も良好な結果を示す。しかしなが
ら、フィールド間補間は静止画の場合は単純に重ね合せ
るだけでよいが、動画の場合は現フィールドの画像と1
フィールド前の画像とが位置的にずれているため、単純
に重ね合せることはできない。
一方、フレーム間補間については、時間的に連続したフ
レーム間の画像全体の平行移動量を示す動きベクトルを
検出し、この動きベクトルを用いて現フレームの画像情
報に1フレーム前の画像をシフトして重ね合せるという
方法がある。この方法は、画面内の物体の移動はない
が、カメラの移動(パン)により画像全体が動く画像の
補間に有効である。フィールド間補間にも同様の方法を
適用できれば、画像品位は著しく向上すると考えられ
る。ところが、ここでいう動きベクトルは連続するフレ
ーム間の画像全体の動きを示すものであるから、この動
きベクトルに従って1フィールド前の画像をシフトした
のでは、現フィールドとの間に位置ずれが生じてしま
う。即ち、ラインインターレースによる画像において、
フレーム間では当然ライン位置が一致しているが、連続
したフィールド間ではライン位置が一致していない。例
えば2フィールドで1フレームが構成される場合、ある
フィールドのラインが全ラインのうちの奇数番目とすれ
ば、次のフィールドは偶数番目となる。このようなライ
ン位置の異なる画像を、ライン位置が同一のフレーム間
についての動きベクトルに基いて重ね合せても正常な画
像は得られない。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、画像全体が平行移動している画像につ
いてフィールド補間を正しく行なうことができるフィー
ルド間補間装置を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は上記目的を達成するため、フレーム間について
の動きベクトルをフィールド間についての動きベクトル
に変換し、その変換された動きベクトルに基いてフィー
ルド間補間を行なうようにしたものである。
即ち、本発明に係るフィールド間補間装置は、ラインイ
ンターレースによりnフィールドで1フレームを構成す
る画像情報を受け、時間的に連続するフレーム間の画像
全体の平行移動量を示すフレーム間動きベクトルを検出
する動きベクトルを検出手段と、この手段により得られ
たフレーム間動きベクトルを時間的に連続したフィール
ド間の画像全体の動きを示すフィールド間動きベクトル
に変換する動きベクトル変換手段と、この手段により得
られたフィールド間動きベクトルを用いて現フィールド
の画像情報にそれより1フィールド前の画像情報を相対
位置を合せて重ね合わせる補間手段とを備えたことを特
徴とする。
本発明における動きベクトル変換手段は、具体的には例
えばフレーム間動きベクトルを積分する手段と、現フィ
ールドで得られる積分値と、それより1フィールド前に
得られた積分値との差をフィールド間動きベクトルとし
て算出する手段と、フレーム間動きベクトルが所定回数
連続して零を示したとき積分手段をリセットする手段に
より実現される。
〔発明の効果〕
本発明によれば、画像全体が平行移動する画像について
は従来不可能であったフィールド間補間を正しく行なう
ことができる。これによりサブナイキストサンプリング
により伝送された画像を、より高品位に再現することが
可能となる。
また、本発明によれば特に動きベクトル変換手段におい
て、フレーム間動きベクトルの現フレームで得られる積
分値と1フィールド前に得られた積分値との差をフィー
ルド間動きベクトルとして算出し、フレーム間動きベク
トルが所定回数連続して零を示したときフレーム間動き
ベクトルを積分する積分手段をリセットする構成とした
ことにより、カメラの移動速度が変化する等によりフレ
ーム間動きベクトルが加速度的に変化した場合でも、画
像全体の平行移動量を正しく示すフィールド間動きベク
トルを得ることができるため、このような場合でも良好
なフィールド間補間が可能となる。
〔発明の実施例〕
第1図は本発明の一実施例に係るフィールド間補間装置
の構成を示す図である。第1図において、入力端子1に
は例えばサブナイキストサンプリングされ、かつ量子化
された、nフィールドで1フレームを構成する画像情報
が入力される。この入力画像情報はフィールドメモリ2
および補間フィルタ3に供給される。補間フィルタ3
は、入力端子1から直接供給される現フィールドの画像
情報に、フィールドメモリ2から供給される1フィール
ド前の画像情報を重ね合せることにより、出力端子4に
フィールド間補間された画像情報を送り出す。フィール
ドメモリ2は入力端子1に入力された画像情報が静止画
の情報である場合は、入力された画像情報を単純に1フ
ィールド分の時間だけ遅延するが、動画の情報である場
合は、現フィールドの画像情報と1フィールド前の画像
情報が相対位置が一致した状態で正しく重なるように、
フィールド間動きベクトルに従ってその読出しアドレス
がシフトされるか、または遅延時間が制御される。
フィールド間動きベクトルは、次のようにして得られ
る。即ち、入力端子1に入力された画像情報はフレーム
間動きベクトル検出回路5にも供給され、フレーム間の
画像全体の平行移動量(移動の方向と大きさ)を示す動
きベクトル、つまりフレーム間動きベクトルが検出され
る。このフレーム間動きベクトルの検出方法は公知であ
り、例えば連続するフレームにおける画像情報の相関
(相互相関、差分相関など)を画素毎にとり、相関性の
最も高い画素の移動方向および大きさをフレーム間動き
ベクトルとすればよい。こうして検出されたフレーム間
動きベクトルは、動きベクトル変換回路5によりフィー
ルド間の画像全体の平行移動量を示すフィールド間動き
ベクトルに変換される。このフィールド間動きベクトル
が、フィールドメモリ2に供給される。
フィールド間動きベクトル変換回路6は、例えば第2図
のような構成によって実現される。これは1フレームを
構成するフィールド数nが2の場合の例である。
第2図において、端子11に入力されるフレーム間動き
ベクトル検出回路5からのフレーム間動きベクトル
は、、積分回路12とゼロ検出器13に供給される。積
分回路12は加算器14と2つのラッチメモリ15,1
6によって構成され、巡回型積分を行なう。即ち、加算
器14は現フィールドの時点で供給されるフレーム間動
きベクトルと、ラッチメモリ15,16を通して得られ
る2フィールド前の時点で得られたフレーム間動きベク
トルとを加算する。これにより加算器14の出力に、積
分された動きベクトルが得られる。一方、ゼロ検出器1
3は入力されたフレーム間動きベクトルが所定回数零を
示したとき、ラッチメモリ15,16にリセットパルス
を供給し、メモリ15,16の内容を初期値(例えば
零)にリセットせしめる。これは検出されたフレーム間
動きベクトルに誤りが生じたときや、動きベクトルが検
出されないとき、その影響が長時間残らないようにする
ためである。
減算器17は積分回路12の加算器14から現フィール
ドで得られるフレーム間動きベクトルの積分値と、ラッ
チメモリ15から得られる現フィールドの1フィールド
前におけるフレーム間動きベクトルの積分値との差をと
り、それを端子18へフィールド間動きベクトルとして
出力する。
このようにして得られるフィールド間動きベクトルは、
現フィールドと1フィールド前の時点におけるフレーム
間動きベクトルの積分値の差であるため、例えばカメラ
の移動速度が変化する等によりフレーム間動きベクトル
が加速度的に変化した場合でも、画像全体の平行移動量
を正しく示す。
この効果について詳しく説明する。今、入力端子1に入
力される画像情報に係る画像が第nフレームまで静止し
ていて、第nフレーム以降から加速度的に動き出し、そ
の後、等速度運動をした場合を考える。この場合、第n
フィールドでのフィールド動きベクトルをf(n)、フレ
ーム間動きベクトルをF(n)、フレーム間動きベクトル
の積分値をA(n)とすると、その前後のフィールド、す
なわち第(n−1)〜第(n+5)フィールドでの各値
は、例えば次のようになる。
f(n-1)=0,F(n-1)=0,A(n-1)=0 f(n) =1,F(n) =1,A(n) =1 f(n+1)=2,F(n+1)=3,A(n+1)=3 f(n+2)=3,F(n+2)=5,A(n+2)=6 f(n+3)=4,F(n+3)=7,A(n+3)=10 f(n+4)=4,F(n+4)=8,A(n+4)=14 f(n+5)=4,F(n+5)=8,A(n+5)=18 このとき、例えば第(n+2)フィールドでのフィール
ド間動きベクトルf(n+2)は、A(n+2)−A(n+1)=6−
3=3として求めればよい。これを一般式で表すと、次
のようになる。
A(n)=F(n)+A(n-2) …(1) F(n)=f(n)+f(n-1) …(2) (1)式を(2)式に代入して、 A(n)=f(n)+f(n-1)+A(n-2) =f(n)+f(n-1)+f(n-2)+f(n-3)… これより、 f(n)=A(n)−{f(n-1)+f(n-2) +f(n-3)…} =A(n)−{F(n-1)+F(n-3) +F(n-5)…} =A(n)−A(n-1) となり、フィールド間動きベクトルf(n)は、フレーム
間動きベクトルの積分値の差分A(n)−A(n-1)となるこ
とが分かる。
このように、フレーム間動きベクトルが等速度で変化し
た場合でも、加速度的に変化した場合でも、画像全体の
平行移動量を正しく反映したフィールド間動きベクトル
を求めることができる。
第3図は動きベクトル変換回路5の他の構成例を示した
もので、積分回路20が減算器21と1つのラッチメモ
リ22によって構成されている。この場合は、ゼロ検出
器13の出力によってラッチメモリ22がリセットされ
ると、現フィールドと1フィールド前におけるフレーム
間動きベクトルの積分値との差が新たにラッチメモリ2
2に蓄積され、その次からは現フィールドにおけるフレ
ーム間動きベクトルと、ラッチメモリ22に蓄えられて
いる1フィールド前におけるフレーム間動きベクトルの
積分値の差が減算器21から得られ、これが端子18の
フィールド間動きベクトルとして出力される。このよう
な構成の動きベクトル変換回路においても、第2図に示
した動きベクトル変換回路と全く同様に、適確なフィー
ルド間動きベクトルを得ることができる。
以上述べたように、本発明によればフレーム間動きベク
トルをフィールド間動きベクトルに変換し、それに基い
て現フィールドの画像情報を1フィールド前の画像情報
とを相対位置を合せて重ね合せることにより、従来では
静止画のみに適用可能とされていたフィールド間補間
を、カメラの移動等により平行移動するような画像につ
いても実施できることになり、サブナイキストサンプリ
ングされた画像を非常に高品位に再現することが可能と
なる。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではな
く、例えば実施例では1フレームが2フィールドで構成
される画像情報についてのフィールド補間を説明した
が、本発明は1フレームが3あるいはそれ以上の数のフ
ィールドからなる画像情報にも適用が可能である。その
他、本発明は要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施する
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に係るフィールド間補間装置
の構成を示すブロック図、第2図は本発明のフィールド
間補間装置における動きベクトル変換回路の一例を示す
ブロック図、第3図は動きベクトル変換回路の他の例を
示すブロック図である。 1……画像情報入力端子、2……フィールドメモリ、3
……補間フィルタ、4……出力端子、5……フレーム間
動きベクトル検出回路、12,20……積分回路、13
……ゼロ検出器、14……加算器、15,16,22…
…ラッチメモリ、17,21……減算器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ラインインターレースによりnフィールド
    で1フレームを構成する画像情報を受け、時間的に連続
    するフレーム間の画像全体の平行移動量を示すフレーム
    間動きベクトルを検出するフレーム間動きベクトル検出
    手段と、 この手段により得られたフレーム間動きベクトルを時間
    的に連続したフィールド間の画像全体の動きベクトルを
    示すフィールド間動きベクトルに変換する動きベクトル
    変換手段と、 この手段により得られたフィールド間動きベクトルを用
    いて現フィールドの画像情報に1フィールド前の画像情
    報を相対位置を合わせて重ね合わせる補間手段とを備
    え、 前記動きベクトル変換手段は、前記フレーム間動きベク
    トルを積分する積分手段と、この積分手段から現フレー
    ムで得られる積分値と1フィールド前に得られた積分値
    との差をフィールド間動きベクトルとして算出する手段
    と、前記フレーム間動きベクトルが所定回数連続して零
    を示したとき前記積分手段をリセットする手段を有する
    ことを特徴とするフィールド間補間装置。
JP60042361A 1985-03-04 1985-03-04 フイ−ルド間補間装置 Expired - Lifetime JPH0620302B2 (ja)

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JPS61201580A JPS61201580A (ja) 1986-09-06
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JPS61201580A (ja) 1986-09-06

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