JPH0636564B2 - 動き検出装置及びそれを用いるテレビジョン信号処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、テレビジョン信号の処理に使用される動き検
出装置並びにそれを用いたテレビジョン信号処理装置に
関する。

［従来の技術と発明が解決しようとする課題］ テレビジョン信号処理に於いては、動き適応処理を利用
した多数の応用が知られている。例えば、一画面の動い
ている部分ではなくて動きのない部分に於いて雑音削減
法を成し遂げることが望ましく、またディジタル・テレ
ビジョン・データ・レート削減の分野に於いては、動画
像領域及び静止画像領域のために適当なしばしば異なっ
たアルゴリズムがある。さらには、ライン・レート変換
に於いては、異なった補間処理が時々、画面動きに依存
して要求されるものである。これらのそれぞれの場合
に、適当な動き検出処理を定義することに、多くの問題
を生じる。例えば、ノイズ（又はコンポジット・カラー
・コーディングが使用されるような環境に於ける副搬送
波）は、画面動きを装うことができる。特に、ライン・
レート変換への適用に於いて問題が生じる。他のライン
・フォーマットへの変換もかなりの問題を示すものでは
あるが、以下、２：１飛越し（インタレース）のライン
・フォーマットから、非飛越し（ノンインタレース）フ
ォーマットへのアップ・コンバートの場合について述べ
る。

画質を向上するために、より高いライン・レートを有す
るディスプレィ用の飛越し信号を「アップ・コンバート
する」ことが可能である。これは、例えば、鮮明度の高
い信号を表示するように設計された衛生放送受信機で行
なわれることができる。入力された飛越しライン・フォ
ーマットと、結果として生ずる非飛越しライン・フォー
マットとの間の関係が、第１図に示されている。同図に
於いて、記号「×」は受信された飛越しラインを示し、
「○」は非飛越し走査を提供するために補間される必要
がある付加的なラインを示している。また、「●」は補
間されるべき（「フィールド０」の）ライン例であり、
（空間的及び時間的に）その「周囲の」受信飛越しライ
ンには、Ａ，Ｂ，Ｃ及びＤのラベルが付けられている。
画面の適当な領域が動いていないならば、新しいライン
のための最良の補間方法は同一の垂直位置から取られた
値に基づくべきである。例えば、ラインＡとラインＢの
平均（「時間的補間」の形）が適当である。これは、達
せられるべき受信飛越しラインの垂直解像度の最大限の
能力を可能にする。しかしながら、もしラインＡ，Ｂ，
Ｃ及びＤの近くに何か画面動きがあるならば、これら信
号ＡとＢからの値は誤った補間を提供するものであり、
より良い選択としては同一フィールドからのラインを使
用することである。例えば、ラインＣとＤの平均（「垂
直補間」の形）が適当である。しかしながら、このライ
ンＣとＤを動いていない画面の補間のために使用する
と、垂直解像度が犠牲にされてしまい、このテクニック
により約束された多くの画質向上が失われてしまう。ゆ
えに、適当な補間手続きを決定するための制御信号を提
供するために、動き検出回路が必要とされるものであ
る。

この動き検出回路のアプローチの一つは、フレーム間差
分の絶対値信号、即ちｋ＝｜Ａ−Ｂ｜を使用することで
ある。この場合、ｋはこの制御信号のための基礎を提供
する。一般に、静止画像のディテールが「０」のフレー
ム間差分を生ずるのに対し、動きはかなりのフレーム間
差分を生じさせる。従って、大きなフレーム間差分信号
が要求され、非常に小さなフレーム間差分信号は時間的
な補間が要求されることを示すために使用されることが
できる。通例、或る画面から次の画面への移行があまり
突然ではないように、補間のための２つ以上の選択があ
る。典型的に、一方の極での純粋に垂直の補間から、他
方の極での純粋に時間的な補間までにわたる多数の選択
がある。中間の補間は、垂直と時間の両方に置換えられ
たラインを使用することである。

そのような動き検出には、必須の問題がある。これは、
或る種の動きが検出器を「迂回」し、「０」のフレーム
間差分信号に帰着してしまうということによるものであ
る。この問題は、雑音削減器のような単一走査標準に基
づくシステムには生じるものではなく、従って、ライン
・レート変換の適用に固有なものである。今、例えば、
第２図に示すような水平に動くバーを考えてみる。第１
図に示されたように、フィールド「０」は、ラインが補
間されるべき現在フィールドを表わしており、フィール
ド「−１」が前フィールド、フィールド「１」が次フィ
ールドである。このようなバーから結果として生ずるフ
レーム間差分信号が、第３図（ａ）にフィールド「０」
のために示されている。第３図（ｂ）は、バー自身の対
応する位置を示している。バーそのものの間は、フレー
ム間差分は、そのバーが動いていてさえも「０」である
ということが見られる。これは、不適当な種類の補間を
バー内のラインのために生じてしまう。この影響は実際
的な問題として生じ、特に、電気的に動作される移動字
幕のような重要な画像に好ましくない結果を与えてしま
う。この種の問題は、動き検出に対するフレーム間差分
アプローチに独特のものではない。局所的な基準で働き
且つフィールド「−１」，「０」，及び「１」のみから
ラインを取るどのような動き検出アルゴリズムも、同様
の問題に遭遇する。さらに、所望の動き情報は、受信飛
越し信号に単純に利用することはできない。動きのない
高垂直周波数及びこの種の動きが、局所的な基準では見
分けがつかないということを理論が示している。しかし
ながら、第３図（ａ）のフレーム間差分信号は、バーの
位置の左及び右にあるということが見られる。よって、
フレーム間差分信号の多少の「広がり」が適用されるな
らば、この問題を軽減することが可能である。これは、
当業者の調査により或る程度まで採用されたアプローチ
である。一般的には、低域フィルタがフレーム間差分信
号を「広げる」ために使用されている。しかしながら、
適用されるべき広がりの程度に関しての妥協という問題
がある。非常に多いことは、動き検出器の解像度を不当
に制限するということであり、逆に、非常に少ないこと
は、そのテクニックが有効であるような動きの範囲の速
度を非常に制限してしまうということである。これは、
第３図（ａ）に示されたフレーム間差分パルス間の間隔
が、バーの動きの速度に直接比例しているからである。
さらに、この水平広がりテクニックは、垂直移動に生ず
る同様の問題のためには、効果的なものではない。

本発明は、前述の従来使用されたアプローチの欠点を克
服し、確実且つ有効に動きを検出できる動き検出装置及
びそれを用いたテレビジョン信号処理装置を提供するこ
とを目的とする。

［発明の概要］ 本発明は、空間的だけでなく時間的にも、局所動き検出
信号（例えば、フレーム間差分）を広げることの原理に
基づいているものである。これは、動きの速度と方向に
自動的に適当にする空間的な「広がり」を生成する効果
を有する。この時間的な広がりは、第３図に概略された
問題を克服するために、フレームよりはむしろ個々のフ
ィールドに関してであるということが極めて重大であ
る。この効果を達するために必要とされる電子記憶装置
は、記憶されるべき信号に少数のビットを割当てること
によって、及び必ずしも画素毎の基準よりはむしろブロ
ック基準でそれを記憶することによって、かなり縮小さ
れることができる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

第４図は、本発明の一実施例の適用された走査変換装置
の構成を示す図である。入ってくる飛越しラインはま
ず、ラインとフィールドの遅延から成る遅延回路網１０
に入る。この遅延回路網１０からは、異なった遅延成分
を有する数個の出力が、補間フィルタ１１に供給され
る。さらに、補間が必要とされない時に、代替ラインの
ための「リアル・ライン（Ｒ）」として使用されるため
に、入力信号の適当に遅延されたものも供給される。上
記フィールド及びライン遅延回路網１０はまた、局所動
き検出器回路（ＬＭＤ）１２に必要な遅延成分を提供す
る。

第５図に、２つのフィールド遅延２１，２２と５つのラ
イン遅延２３，２４，２５，２６及び２７を使用するフ
ィールド及びライン遅延回路網１０の例が示されてい
る。この例に於いては、上記局所動き検出回路１２に対
する出力はフレーム間差分アプローチに対して固有のも
のであり、上記補間フィルタ１１に対する出力は、補間
目的のために第６図に示されたラインＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，
Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ及びＪに利用可能にされる。上記ラ
インＡ，Ｂ，Ｅ，Ｆ，Ｇ及びＨは、対称フィルタが採用
される故に、且つこれがライン記憶装置にセーブする故
に、合計（Ａ＋Ｂ），（Ｅ＋Ｆ）及び（Ｇ＋Ｈ）として
のみ利用可能にされる。リアル・ラインを提供する出力
は、図中上方に、参照記号Ｒによって示されている。そ
の正確な遅延は、動き検出制御ループに導かれた上記遅
延に依存する。

上記補間フィルタ１１は、後述する補間制御信号による
指示に従って、その異なった遅延入力に重み付けを行な
い、リアル・ライン（Ｒ）が供給されているライン圧縮
回路１３に補間ライン（Ｉ）を供給する。このライン圧
縮回路１３は、上記リアル・ラインと補間ラインを結合
して、非飛越し出力を提供する。ここで特に重要なこと
は、上記フィルタ１１のための上記補間制御信号を提供
する動き検出制御ループである。これは最初に、上記局
所動き検出回路１２を含む。この検出器は、典型的に、
フレーム間差分の絶対値信号に基づくものである。それ
はまた、雑音削減回路を含んでも良い。この実行に於け
る付加的な且つ新しい構成要素は、ＬＭＤフィールド記
憶処理装置１４である。この装置１４は、走査変換に於
ける動き検出と関連した上記特別の問題を克服するため
に、前述された「時間的な広がり」を成し遂げる。

このＬＭＤフィールド記憶処理装置１４の概略的なブロ
ック図が、第７図に示されている。即ち、上記ＬＭＤ１
２からの信号は、ブロック分離回路１５によって、複数
の水平サンプルと複数のラインとからそれぞれ成るブロ
ックに分離される。上記ＬＭＤ信号の良好な振幅解像度
が要求されない故に、ブロック中のサンプル値が累積さ
れて、その累積された合計が少数（例えば、３か４）の
ビットで符号化される。これらのブロック（例えば、８
水平サンプル×３ラインぐらい）が次に、第７図の循環
ループ回路によって時間的に処理される。この回路は、
フィールド遅延素子１７を有する循環ループ１６の使用
によって、複数の前フィールドからの適当な値により、
現在の値を変更する。この循環ループ１６の出力は、変
更されていない上記ＬＭＤ信号と共に照合テーブル１８
に供給され、上記フィルタ１１に適用するための上記補
間制御信号を提供する。この補間制御信号は、その画素
のためのＬＭＤ信号と、適当なブロックのための上記循
環ループ出力との両方を考慮に入れることによって、画
素毎を基準に変更される。上記循環ループを使用して上
記補間制御信号に複数の前フィールドの影響を組込むこ
とによって、第２図及び第３図により例示された動き検
出の問題が克服される。従って、このテクニックの使用
は、走査変換のために、従来可能であったよりは確実な
補間を提供する。

上記テクニックはまた、フィールド記憶装置のその使用
に於いて有効である。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明によれば確実且つ有効に動
きを検出できる動き検出装置及びそれを用いたテレビジ
ョン信号処理装置を提供することができる。

図面の簡単な説明 第１図は連続的な走査アップ・コンバートのための５ラ
イン３フィールドの垂直−時間グリッドを示す図、第２
図は３つのテレビジョン・フィールドで水平に動くバー
の概略図を示す図、第３図（ａ）は第２図の動いている
バーのためのフレーム間差分信号（ａ）を示す図であ
り、第３図（ｂ）は同図（ａ）と比較のためのフィール
ド「０」に於ける画像信号自身を示す図、第４図は本発
明の一実施例の適用された飛越し／非飛越し走査変換装
置のブロック図、第５図は第４図に示されたブロック図
中のフィールド及びライン遅延回路網のより詳細なブロ
ック図、第６図は第５図に示された遅延回路網からの補
間のために利用できるラインを説明するための図、第７
図は第４図に示されたブロック図中のＬＭＤフィールド
記憶処理装置をより詳細に示すブロック図である。

１０……遅延回路網、１１……補間フィルタ、１２……
局所動き検出装置回路（ＬＭＤ）、１３……ライン圧縮
回路、１４……ＬＭＤフィールド記憶処理装置、１５…
…ブロック分離回路、１６……循環ループ、１７……フ
ィールド遅延素子、１８……照合テーブル、２１，２２
……フィールド遅延、２３〜２７……ライン遅延。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フランニゲン，バーリイ・アーサー イギリス国 ハンプシヤイアー，エス・オ ー・22，６ アール・エヌ，ウインチエス ター，ストツクブリツヂ・ロード 114 エー (56)参考文献 特開 昭60−27287（ＪＰ，Ａ)

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一連の入力信号を受け、複数のライン遅延
   及び複数のフィールド遅延によって遅延された入力信号
   を表す出力信号を生成する手段を含む遅延回路と、 上記遅延回路の出力信号に応動して、動き検出信号を生
   成する動き検出手段と、 上記動き検出手段の出力に応動し、上記動き検出信号の
   現在の出力を変更して制御信号を生成する第１の処理回
   路と、 上記遅延回路の出力を受けるように接続され、上記第１
   の処理回路で生成された制御信号に応動して、動きが存
   在する場合には、処理されたテレビジョン信号を生成す
   る第２の処理回路と、 を具備し、 上記第１の処理回路は、 現在の変更信号が上記動き検出手段の現在の出力と１フ
   ィールド期間循環的に遅延された複数の前の変更信号と
   の関数であるような変更信号を生成する循環遅延手段
   と、 上記循環遅延手段で生成された上記変更信号と、上記動
   き検出手段で生成された上記動き検出信号とを入力とし
   て受け、上記制御信号を生成する制御信号発生手段と、 を含むことを特徴とするテレビジョン信号処理装置。
2. 【請求項２】上記循環遅延手段は、循環ループとフィー
   ルド遅延素子とを含むことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載のテレビジョン信号処理装置。
3. 【請求項３】上記制御信号発生手段は照合テーブルを含
   み、該照合テーブルから出力される上記制御信号は当該
   第１の処理回路への瞬間入力と上記循環ループの出力と
   の関数であることを特徴とする特許請求の範囲第２項に
   記載のテレビジョン信号処理装置。
4. 【請求項４】上記第１の処理回路は、当該テレビジョン
   信号処理装置への一連の入力信号の結果として複数の値
   を生成するように構成された手段と、この値を累積して
   累積信号を提供する手段と、この累積信号を符号化して
   上記循環ループへの入力用信号を生成する手段とを含む
   ことを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載のテレビ
   ジョン信号処理装置。
5. 【請求項５】上記第２の処理回路が補間フィルタを含む
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項に記
   載のテレビジョン信号処理装置。
6. 【請求項６】上記第２の処理回路は、上記補間フィルタ
   からの補間出力及び上記遅延回路から直接出力信号を受
   けることにより、当該テレビジョン信号処理装置への飛
   越し入力信号から非飛越し出力信号を生成するように接
   続されたライン圧縮回路を含むことを特徴とする特許請
   求の範囲第５項に記載のテレビジョン信号処理装置。
7. 【請求項７】それぞれテレビジョン信号を１フィールド
   期間繰り返した複数期間の遅延を入力信号に施す手段
   と、 上記遅延信号を評価することにより、動きを示す出力信
   号を生成する評価手段と、 上記評価手段からの出力信号を処理することにより、変
   更された動き信号を生成するように上記評価手段の現在
   の出力を変更する処理手段と、 を具備し、 上記処理手段は、 上記評価手段の現在の出力と１フィールド期間循環的に
   遅延された複数の前の変更信号との関数である変更信号
   を生成するための循環遅延手段と、 上記循環遅延手段によって生成された変更信号と、上記
   評価手段の出力信号とを入力として受け、上記変更され
   た動き信号を発生する手段と、 を含むことを特徴とするテレビジョン画像の動き検出装
   置。
8. 【請求項８】上記評価手段は、フレーム間差分の絶対値
   信号を提供するように構成されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第７項に記載の動き検出装置。