JPH08317336A - 補間画像データ生成装置および方法 - Google Patents

補間画像データ生成装置および方法

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JPH08317336A
JPH08317336A JP12560495A JP12560495A JPH08317336A JP H08317336 A JPH08317336 A JP H08317336A JP 12560495 A JP12560495 A JP 12560495A JP 12560495 A JP12560495 A JP 12560495A JP H08317336 A JPH08317336 A JP H08317336A
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Ryuji Shirahata
龍司 白幡
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Fuji Photo Film Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 フィールド画像データから，ぶれがなく高画
質のフレーム画像データを生成する。 【構成】 奇数フィールド画像と偶数フィールド画像と
の画像データが１／60秒ごとに交互に与えられる。偶数
フィールド画像データがメモリ12に与えられ，偶数フィ
ールド画像の前後の奇数フィールド画像のデータがメモ
リ11および13に与えられる。それらの画像にウィンドウ
が設定され（ウィンドウ回路14，15，16），２枚の奇数
フィールド画像のウィンドウ間において動きの有無が検
出される。動きがない場合には奇数フィールド画像にお
いて欠如されデータを生成する画素に対応する位置にあ
る，偶数フィールド画像の画素を用いて，奇数フィール
ドの欠如された画素のデータが生成される（補間画素値
演算回路21）。動きがある場合には奇数フィールド画像
において欠如されデータを生成する画素の上下の画素を
用いて，欠如された画素のデータが生成される（演算回
路20）。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】この発明は，奇数行または偶数行の画素か
らなるフィールド画像をフレーム画像に変換するための
補間画像データ生成装置および方法に関する。
【０００２】
【発明の背景】ディジタル・ビデオ・テープ・レコーダ
（ＤＶＴＲ）は，ＣＣＤのような固体電子撮像素子を用
いて被写体を撮像し，撮像により得られた被写体像を表
わす映像信号をディジタル画像データに変換して磁気テ
ープに記録するものである。ＤＶＴＲにおいては動画を
記録する際には一定周期でＣＣＤのインターレース読出
しを行ない，奇数行の画素からなるフィールド画像と偶
数行の画素からなるフィールド画像とを交互に得るのが
一般的である。これにより撮像周期を早くすることが可
能であり，動きの早い被写体であっても動きの滑らかな
画像を記録することができるからである。
【０００３】動画を再生する場合には奇数行の画素から
なるフィールド画像と偶数行の画素からなるフィールド
画像とが交互に与えられることによりフレーム画像が構
成され，テレビジョン装置に映し出される。図２に連続
する複数の（ここでは８個）フィールド画像が示されて
いる。連続する２個のフィールド画像から１つのフレー
ム画像が構成される。たとえば第１フィールド画像と第
２フィールド画像から第１フレーム画像が構成され，第
３フィールド画像と第４フィールド画像から第２フレー
ム画像が構成され，第５フィールド画像と第６フィール
ド画像から第３フレーム画像が構成され，第７フィール
ド画像と第８フィールド画像とから第４フレーム画像が
構成される。
【０００４】所望の場面をプリントとして得たいという
要求から，ＤＶＴＲにおいては動画再生機能に加え静止
画再生機能を有するものも開発されてきている。しかし
ながら動画記録において得られたフィールド画像をその
ままプリントしたのでは，フィールド画像は奇数行また
は偶数行の画素から構成されているため，垂直解像度が
低く，高画質のプリントが得られない。
【０００５】高画質なプリントを得るために前後２つの
フィールド画像からフレーム画像を構成すると，２つの
フィールド画像間の撮像に時間的なずれがあるため，被
写体に動きがある場合，得られるプリントは画像ずれの
生じた不鮮明なものとなることがある。この問題を解決
するために一のフィールド画像を用いて他のフィールド
画像を生成してフレーム画像とするために，上記一のフ
ィールド画像における上下に隣接する画素データからそ
の間に位置する上記他のフィールド画像の画素データを
補間する方法がある（たとえば特開昭63−187785号公報
参照）。この方法によると斜め方向の線が階段状のジグ
ザグな線となってしまうという欠点がある。
【０００６】この欠点を解消するために，フィールド画
像において，画像データを生成すべき画素を中心として
相関の強い斜め方向を検出し，検出した方向において画
素データの補間を行ない一つのフィールド画像からフレ
ーム画像を生成するものがある（たとえば特開平４−36
6894号公報参照）。
【０００７】しかしながら，この方法であっても垂直解
像度の改善，および斜め方向のジグザク線の改善は必ず
しも充分ではない。
【０００８】さらに記録時において被写体が静止してい
るときはフィールド間符号化がなされ，被写体が動いて
いるときはフィールド内符号化がなされていることを利
用し，被写体の動きに応じて補間方法を変えてフレーム
画像を得るものもある（たとえば特開平４−86185 号公
報）。これはフィールド間符号化またはフィールド内符
号化がなされているかを複数の画素からなるブロックご
とに判断し，フィールド間符号化の場合は被写体が静止
していると考えられるためフィールド間補間をしてフレ
ーム画像を生成し，フィールド内符号化の場合は被写体
が動いていると考えられるためフィールド内補間をして
フレーム画像を生成するものである。フィールド間補間
をするかフィールド内補間をするかを判断する必要があ
り，この判断には動きベクトルを算出する（動きベクト
ル法）のが一般的である。しかしながらこの動きベクト
ルの算出はその計算量が膨大である。また高画質の静止
画を得るために動きベクトル法を用いるのは実用的でな
い。
【０００９】
【発明の開示】この発明は，動画再生用のフィールド画
像から高画質で画像ずれの少ない静止画用のフレーム画
像を生成できるようにすることを目的とする。
【００１０】第１の発明は，インターレース走査により
得られ，奇数行の画素からなる奇数フィールド画像と偶
数行の画素からなる偶数フィールド画像とが交互に繰返
される一連の画像データのうちから連続する第１，第２
および第３のフィールド画像データが与えられたとき
に，上記第１フィールド画像と上記第３フィールド画像
との間にある上記第２フィールド画像をフレーム画像に
変換するために，第２フィールドが奇数フィールドの場
合には偶数行の画素を，第２フィールドが偶数フィール
ドの場合には奇数行の画素を表わす補間画像データを生
成する装置であり，上記第１フィールド画像上および上
記第３フィールド画像上の対応する位置にそれぞれ設定
されたウィンドウ内の画像の間に動きがあるかどうかを
検出する動き検出手段，上記動き検出手段により動きが
あると検出したときには，上記ウィンドウ内の画素に対
応する位置の画素の画像データを，その画素の上下方向
に隣接する第２フィールドの画素の画像データにもとづ
いて生成する第１の補間画像データ生成手段，ならびに
上記動き検出手段により動きがないと検出したときに
は，上記ウィンドウ内の画素に対応する位置の画素の画
像データを，上記第１フィールド画像および上記第３フ
ィールド画像の少なくとも一方の画像における対応する
画素の画像データにもとづいて生成する第２の補間画像
データ生成手段を備えていることを特徴とする。
【００１１】第１の発明は上記補間画像データ生成方法
も提供している。すなわち，インターレース走査により
得られ，奇数行の画素からなる奇数フィールド画像と偶
数行の画素からなる偶数フィールド画像とが交互に繰返
される一連の画像データのうちから連続する第１，第２
および第３のフィールド画像データが与えられたとき
に，上記第１フィールド画像と上記第３フィールド画像
との間にある上記第２フィールド画像をフレーム画像に
変換するために，第２フィールドが奇数フィールドの場
合には偶数行の画素を，第２フィールドが偶数フィール
ドの場合には奇数行の画素を表わす補間画像データを生
成する方法であり，上記第１フィールド画像上および上
記第３フィールド画像上の対応する位置にそれぞれ設定
されたウィンドウ内の画像間に動きがあるかどうかを検
出し，動きがあることを検出したときには，上記ウィン
ドウ内の画素に対応する位置の画素の画像データを，そ
の画素の上下方向に隣接する第２フィールドの画素の画
像データにもとづいて生成する第１の補間画像データ生
成処理を行ない，動きがないことを検出したときには，
上記ウィンドウ内の画素に対応する位置の画素の画像デ
ータを，上記第１フィールド画像および上記第３フィー
ルド画像の少なくとも一方の画像における対応する画素
の画像データにもとづいて生成する第２の補間画像デー
タ処理を行なうことを特徴とする。
【００１２】上記第１のフィールド画像および上記第３
のフィールド画像上において上記ウィンドウの位置を，
ウィンドウの大きさ分ずつ水平方向および垂直方向に順
次シフトしながら，上記ウィンドウの各位置で上記動き
検出処理および上記第１の補間画像データ生成処理また
は上記第２の補間画像データ生成処理を繰返し，第２の
フィールド画像と組合わせることによりフレーム画像を
得ることができる。
【００１３】上記第１フィールド画像のウィンドウと上
記第３フィールド画像のウィンドウとの対応する画素レ
ベルの絶対値差を上記ウィンドウ内において加算して得
られた加算値が，あらかじめ定められたしきい値以上で
あったときに動きがあることを検出することができる。
この場合のしきい値は実験の結果，上記画素レベルを８
ビット表示したときに，上記ウィンドウを構成する画素
数に１〜３の数値を乗じたものであることが好ましいこ
とが判明した。特に好ましくは上記画素レベルを８ビッ
ト表示したときに，上記ウィンドウを構成する画素数に
1.5 〜2.5 の数値を乗じる。
【００１４】また上記ウィンドウは水平方向に比べ垂直
方向が長いもの，たとえば垂直方向の画素数が水平方向
の画素数の２倍，が好ましい。フィールド画像は奇数行
または偶数行の画素しか無いため水平方向と垂直方向の
長さを同じにしてウィンドウを設定すると，水平方向に
比べ垂直方向の画素の数が少なくなり，被写体が垂直方
向に動いた場合に動き検出が困難となることがあるから
である。
【００１５】第１の発明によると，第１のフィールド画
像と第３のフィールド画像上の対応する位置に設定され
たウィンドウの画像間に動きがあるかどうかを検出して
いる。動きがある場合には第１のフィールド画像のウィ
ンドウ内の画素と第３のフィールド画像のウィンドウ内
の画素の相関よりも第２のフィールド画像のウィンドウ
内における画素の相関の方が強いと考えられるので，第
２のフィールド画像において上記ウィンドウに対応する
位置の上下方向に隣接する行の画素にもとづいて補間画
像データが生成される。相関の強い画素にもとづいて補
間画像データが生成される。動きがない場合には第１フ
ィールド画像のウィンドウ内の画素と第３フィールド画
像のウィンドウ内の画素の相関が強いと考えられるの
で，第２のフィールド画像において上記ウィンドウに対
応する位置の位置に対応する位置にある，上記第１フィ
ールドの画素と上記第３フィールドの画素にもとづいて
補間画像データが生成される。
【００１６】第１の発明によると，第１フィールドの画
像の画素と第３フィールドの画像の画素または第２フィ
ールドの画像の一対の画素のうち相関の強い一対の画素
が見つけ出されることとなる。相関の強い画素にもとづ
いて補間画像データが生成される。相関の強い一対の画
素は同じ画像を表わしているから，生成された補間画像
データによって表わされるフレーム画像はエッジが滑ら
かなものとなる。第２のフィールド画像は奇数行または
偶数行の画素からなり比較的解像度の低いものである
が，画素補間が行なわれて得られるフレーム画像は垂直
解像度の高いものとなる。したがって高画質の静止画像
が得られる。
【００１７】また動きベクトル法を用いないでよいの
で，動きベクトル法を利用してフレーム画像を得る場合
に比べて計算量も少なくて済む。
【００１８】上記第１の補間画像データ生成処理は，た
とえば上記欠如している画素およびこの欠如している画
素に水平方向に隣接する位置に存在すべき画素の上下に
ある画素を表わすデータを抽出し，これらの画素を表わ
すデータの加算値を得，得られた加算値が水平方向に存
在する画素についての加算値ほど増加または減少してい
るかどうかを判定し，増加または減少していないときに
は，上記欠如している画素の上下の画素を表わすデータ
を用いて上記欠如している画素を表わすデータを生成
し，増加または減少しているときには上記欠如している
画素の上下の画素および斜め上下の画素の３方向の画素
の相関値を算出し，もっとも高い相関値を与える画素を
表わすデータを用いて上記欠如している画素を表わすデ
ータを生成することで実現できる。
【００１９】上記加算値が水平方向についての加算値ほ
ど増加または減少しているときは，その部分の画像は階
段状の部分である。このような場合，欠如している画素
の上下の画素を用いて，欠如している画素を表わすデー
タを生成すると階段状の部分が強調され画像の乱れが生
じることがある。
【００２０】一方，欠如している画素の上下方向，右上
左下方向および左上右下方向の３方向にあるそれぞれ２
個の画素を表わす画像データを抽出し，それらの相関値
を算出し，相関のもっとも高い２個の画素から欠如して
いる画素を表わすデータを生成するものもある。この場
合には，欠如している画素の上下にレベルが少し異なる
画素があり，欠如している画素の右上左下方向または左
上右下方向に存在する画素のレベルが０のときであって
も，欠如している画素の右上左下方向または左上右下方
向に存在する２個の画素の相関が高いのでこれらの２個
の画素にもとづいて欠如している画素が生成される。こ
のため実際の画像と異なる不自然な画像となることがあ
った。
【００２１】上記においては，上記加算値が水平方向に
ついての加算値ほど増加または減少しているときには最
も高い上記相関を与える２個の画素にもとづいて上記欠
如している画素のデータを生成し，上記加算値が水平方
向についての加算値ほど増加または減少していないとき
には欠如している画素の上下の画素を用いて欠如してい
る画素を生成しているので，階段状の部分であってもそ
れが強調されずかつ実際の画像に近い画像が得られる。
【００２２】
【実施例の説明】図１はこの発明の実施例を示すもの
で，フィールド画像データからフレーム画像データを生
成する装置の電気的構成を示すブロック図である。この
フレーム画像データ生成装置は，少なくとも３つの第
１，第２および第３のフィールド画像データがこの順序
で連続し，かつ奇数フィールド画像と偶数フィールド画
像とが交互に現われる場合に，第２のフィールド画像デ
ータからフレーム画像データを生成する装置である。
【００２３】図２に示すように奇数行の画素からなる奇
数フィールド画像（第１フィールド画像，第３フィール
ド画像，第５フィールド画像，第７フィールド画像）と
偶数行の画素からなる偶数フィールド画像（第２フィー
ルド画像，第４フィールド画像，第６フィールド画像，
第８フィールド画像）とが交互に現れる画像データが与
えられる。以下，図２において第１フィールド画像，第
２フィールド画像および第３フィールド画像がこの順序
で連続して与えられたときに，第２フィールド画像の画
像データを補間してフレーム画像を生成する場合につい
て説明する。
【００２４】フレーム画像データ生成装置には３つのフ
ィールド・メモリ11，12および13が含まれている。これ
らのフィールド・メモリ11，12および13のうちフィール
ド・メモリ12に，補間することによりフレーム画像デー
タを生成するフィールド画像データが記憶され，このフ
ィールド画像データの前後のフィールド画像データがそ
れぞれフィールド・メモリ11またはフィールド・メモリ
13に記憶されるように切替スイッチ10の切替が制御され
る。この例では，フィールド・メモリ11に第１フィール
ドの画像データが記憶され，フィールド・メモリ13に第
３フィールドの画像データが記憶されるものとする。フ
ィールド・メモリ12には第２フィールドの画像データが
記憶される。
【００２５】切替スイッチ10として有接点のものが図示
されているが，もちろん実際は半導体無接点スイッチ
（ゲート回路等）として実現される。
【００２６】図３は，第１フィールド画像データ，第２
フィールド画像データおよび第３フィールド画像データ
からウィンドウＷ１，Ｗ２およびＷ３を通してそれぞれ
抽出された行（垂直）方向８画素列（水平）方向４画素
の画素群を示すものである。第１フィールド画像データ
および第３フィールド画像データは奇数フィールドの画
像データであるため奇数行の画素を表わす画像データが
存在し，第２フィールド画像データは偶数フィールドの
画像データであるため偶数行の画素を表わす画像データ
が存在する。図３においては画像データが存在する画素
についてはハッチングで示されている。また画素配列を
分りやすくするために図３は平面的に描かれている。
【００２７】図１に示すフレーム画像データ生成装置で
は，第１フィールドのウィンドウＷ１と第３フィールド
のウィンドウＷ３との間に動きがあるかどうかが判断さ
れる。動きがない場合には，ウィンドウＷ１およびＷ３
内では画像が変化していないため第２フィールド画像の
ウィンドウＷ２内の画像は，第１フィールド画像のウィ
ンドウＷ１の画像および第３フィールド画像のウィンド
ウＷ３の画像と相関が高いと考えられ，第２フィールド
の画像において欠如している画素は第１フィールドおよ
び第３フィールドの対応する画素にもとづいて生成され
る。動きがある場合にはシーンの変化などが考えられる
ため第２フィールド画像のウィンドウＷ２内の画像は，
第１フィールド画像のウィンドウＷ１の画像または第３
フィールド画像のウィンドウＷ３の画像と相関が高くな
いと考えられ，第２フィールド画像のウィンドウＷ２内
に存在する画素にもとづいて生成される。第１フィール
ド画像のウィンドウＷ１と第３フィールド画像のウィン
ドウＷ３との間に動きがあるかどうかの判断は，ウィン
ドウＷ１とウインドウＷ３との対応する画素の画像デー
タの絶対値の差を，ウィンドウＷ１およびウィンドウＷ
３内に存在するすべての画素について算出し，これらを
すべて加算して得られる和があらかじめ定められたしき
い値以上かどうかによって達成することができる。この
しきい値は，画素を表わす画像データのレベルを８ビッ
ト表示した場合ウィンドウを構成する画素数に１〜３の
数値，とくには1.5 〜2.5 の数値を乗じたものであるこ
とが好ましい。
【００２８】一例として第２フィールドの画素（2.10）
を表わすデータを補間処理により生成する場合について
説明する。図４(A) および(B) は，第２フィールド画像
のウィンドウＷ２内の画素（2.10）が存在する第２列の
画素およびこの第２列の画素に対応する第１フィールド
画像のウィンドウＷ１および第３フィールド画像のウィ
ンドウＷ３の画素を示している。図４(A) および(B) に
おいてはデータが存在する画素が○印で，データが存在
しない画素が×印で示されている。図３ならびに図４
(A) および(B) からわかるように第１フィールド画像お
よび第３フィールド画像では奇数行に画素が存在し，第
２フィールド画像では偶数行に画素が存在する。
【００２９】第１フィールド画像のウィンドウＷ１と第
３フィールド画像のウィンドウＷ３との間に動きがある
かどうかが判断される。動きがない場合には図４(A) に
示すように第２フィールド画像の画素（2.10）に対応す
る位置にある，第１フィールド画像の画素（1.10）のデ
ータと第３フィールド画像の画素（3.10）のデータとの
平均が算出され，この平均データが第２フィールド画像
の画素（2.10）のデータとされる。動きがある場合には
図４(B) に示すように第２フィールドの画像の画素（2.
10）の上下にある画素（2.6 ）のデータと画素（2.14）
のデータとの平均が算出され，この平均データが第２フ
ィールド画像の画素（2.10）のデータとされる。
【００３０】動きがない場合には図４(A) に示すように
第２フィールドの画像の画素（2.10）に対応する位置に
ある，第１フィールドの画像の画素（1.10）のデータま
たは第３フィールドの画像の画素（3.10）のデータのう
ちのいずれかのデータを第２フィールド画像の画素（2.
10）のデータとしてもよい。この場合，好ましくは同一
フレームを構成する画像の画素のデータ（たとえば第２
フィールドの画像については同一フレームを構成する画
像は第１フィールドの画像であるから，第１フィールド
の画像の画素（1.10）のデータ）を用いる。
【００３１】画素（2.10）のデータが生成されるのと同
様にして第２フィールドのウィンドウＷ２において欠如
している偶数行の画素のデータがすべて生成される。欠
如している画素のデータ生成処理が，第２フィールド画
像すべてについて行なわれることにより第２フィールド
画像の画像データはフレーム画像データとなる。
【００３２】ウィンドウは行方向に長い長方形に限られ
ることはない。正方形であってもよい。また行方向８画
素列方向４画素に限られることもなく，４画素×４画
素，８画素×８画素，16画素×16画素，行方向16画素列
方向８画素，行方向４画素列方向２画素などに任意に設
定することができる。
【００３３】図１に戻って，ウィンドウ回路14，15およ
び16はそれぞれフィールド・メモリ11，12および13に格
納されているフィールド画像データに上述したウィンド
ウＷ１，Ｗ２およびＷ３を設定するものである。ウィン
ドウ回路14，15および16によって設定されたウィンドウ
Ｗ１，Ｗ２およびＷ３のうち，第１フィールド画像のウ
ィンドウＷ１に含まれる画素の画像データおよび第３フ
ィールド画像のウィンドウＷ３に含まれる画素の画像デ
ータは動き検出回路17に与えられ，ウィンドウＷ１内の
画像とウィンドウＷ３内の画像との間に動きがあるかど
うかが判定される。動き検出回路17における検出結果を
表わす信号は第１の補間画素値演算回路20および第２の
補間画素値演算回路21にそれぞれ与えられる。
【００３４】ウィンドウ回路14，15および16によって設
定されるウィンドウＷ１，Ｗ２およびＷ３は，同一フィ
ールド画像上において重ならないように水平および垂直
に走査される。各走査位置において，補間画像データが
算出されることになる。したがって第２フィールド画像
のすべての画素について補間画像データが生成されるこ
とになる。
【００３５】ウィンドウ回路14，15および16は，それぞ
れ複数個（たとえば４個）の縦続接続されたライン・メ
モリから構成することができる。動き検出回路17は，減
算回路，二乗回路，加算回路およびレベル弁別回路から
構成することができる。ソフトウェアによって実現する
場合には，ウィンドウの設定，動き検出のいずれかまた
は両方がプログラムされたコンピュータによって達成さ
れる。
【００３６】ウィンドウ回路14および16によって設定さ
れたウィンドウＷ１およびＷ３に含まれる画素の画像デ
ータは第２の補間画素値演算回路21にも与えられる。ウ
ィンドウ回路15によって設定されたウィンドウＷ２に含
まれる画素の画像データは第１の補間画素値演算回路20
に与えられる。
【００３７】第１の補間画素値演算回路20には，図４
(B) に示すように欠如している画素と同一のフィールド
画像のデータであって欠如している画素の上下の画素を
表わす画像データが与えられる。第２の補間画素値演算
回路21には，図４(A) に示すように欠如しておりデータ
を生成する画素を有する第２フィールド画像の前後の第
１フィールド画像のデータおよび第３フィールド画像の
データであって，データを生成する第２フィールド画像
の画素に対応する位置にある画素を表わす画像データが
与えられる。動き検出回路17から与えられる，動き検出
信号が，動きありを表わしているときは第１の補間画素
値演算回路20が動作し，第２の補間画素値演算回路21は
その動作が停止する。動き検出回路17から与えられる動
き検出信号が，動きなしを表わしているときは第２の補
間画素値演算回路21が動作し，第１の補間画素値演算回
路20はその動作が停止する。したがってウィンドウＷ１
とウィンドウＷ３との間の動きの有無に応じていずれか
の回路20または21から補間演算結果が出力される。
【００３８】動きがなく，第２のフィールド画像の画素
を生成するときに生成しようとする第２フィールドの画
像の画素に対応する位置にある，第１フィールドの画像
の画素のデータまたは第３フィールドの画像の画素のデ
ータのいずれかのデータを補間画素値演算回路21に与え
てもよい。この場合には補間画素値演算回路21において
は平均演算はされず，単に通過することとなろう。
【００３９】補間画素値演算回路20または21から出力さ
れたデータはフレーム・メモリ22に与えられる。フレー
ム・メモリ22にはフィールド・メモリ12に格納されてい
る第２フィールド画像のデータも与えられる。補間画素
値演算回路20または21において，第２フィールド画像の
欠如している偶数行のすべての画素を表わすデータが生
成されフレーム・メモリ22に与えられることにより，フ
ィールド・メモリ12に格納されている第２フィールド画
像のデータと合成され，フレーム画像が生成される。
【００４０】上記の説明においては，補間画素値演算回
路20および21はいずれも入力する２個の画素を表わす画
像データの平均値を算出する平均化回路であるが，第１
の補間画素値演算回路20については次に述べるようにし
て補間画像データを生成するようにしてもよい。またウ
ィンドウ回路14，15および16の出力を１つの補間画素値
演算回路に与え，補間画素値を演算するようにしてもよ
い。
【００４１】図５は補間画素値演算回路の電気的構成を
示すブロック図である。図６に３画素×３画素の画素ブ
ロックが示されている。図６においても図３と同様に画
像データが存在する画素がハッチングで示されている。
図６では画素Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｆ，ＧおよびＨに画像データ
があり，画素Ｄ，ＸおよびＥには画像データは存在しな
い。
【００４２】図５に示す補間画素値演算回路は図６に示
すようにデータを生成すべき画素をＸとした場合，この
画素Ｘを中心として３画素×３画素の画素ブロックを考
え，この画素ブロックに含まれる画素を表わすデータを
参照して好ましいと思われる画素Ｘのデータを生成する
ものである。
【００４３】データが存在しない画素の上下の画素（Ａ
とＦ，ＢとＧ，ＣとＨ）を加算した場合その加算値が水
平方向についての加算値ほど増加または減少していると
きは，その部分の画像は階段状の部分であり，データが
存在しない画素の上下の画素の画像データの相加平均を
その欠如している画素の画像データとすると階段状の部
分が強調されてしまう。その一方画素Ｘのまわりの２個
の画素の相関値を算出し，最も高い相関を与える画素の
相加平均をその欠如している画素の画像データとする
と，データが欠如している画素Ｘの列に隣接する列の画
素Ａ，Ｆ，ＣおよびＨの画像データのレベルがきわめて
低く，かつ相関が高く，（たとえばすべて０レベルの場
合）画素Ｘの上下の画素ＢおよびＧの画像データのレベ
ルが高くかつ相関が低い場合（たとえば最高レベルと最
高レベルに近い場合）などは不自然な画像となることが
ある。
【００４４】図５に示す補間画素値演算回路は，データ
を生成する画像の部分が階段状のような部分であっても
その部分が強調されず，かつ自然な画像が得られるよう
に欠如している画素のデータを生成する回路である。図
５に示す補間画素値演算回路では，欠如している画素の
データを生成するのにもっとも好ましいと思われる２個
の画素を見つけ，見つけた２個の画素の画像データの平
均値を欠如している画素を表わす画像データとする。
【００４５】図７は欠如している画素の画像データを生
成する手順を示している。画素を表わす画像データのレ
ベルも画素と同一符号で示す。
【００４６】まず，画素ＡとＦの画像データの加算値Ｄ
ａ，画素ＢとＧの画像データの加算値Ｘａおよび画素Ｃ
とＨの画像データの加算値Ｅａが算出される（ステップ
60）。得られた加算値Ｄａ，ＸａおよびＥａを比較し水
平方向の加算値ほど増加（Ｄａ＜Ｘａ＜Ｅａ）している
かまたは減少（Ｄａ＞Ｘａ＞Ｅａ）しているかが判断さ
れる（ステップ61）。増加または減少でなければ（ステ
ップ61でNO），データを生成する画素Ｘの周辺部分は階
段状の部分ではないと考えられ，画素Ｘの上下の画素Ｂ
とＧの相加平均が画素Ｘのデータとされる（ステップ6
7）。増加または減少していると（ステップ61でYES
），データを生成する画素Ｘの周辺部分は階段状の部
分であると考えられ，画素Ｘの上下の画素ＢとＧの画像
データの相加平均を画素Ｘの画像データとするとその階
段状の部分が強調されるので，画素Ｘの斜め方向の２個
の画素のうち相関のもっとも高い画素の画像データの相
加平均が画素Ｘの画像データとされる。
【００４７】画素Ｘの左上の画素Ａの画像データと右下
の画素Ｈの画像データとの絶対値差Ｓ１（＝｜Ａ−Ｈ
｜），画素Ｘの上の画素Ｂの画像データと下の画素Ｇの
画像データとの絶対値差Ｓ２（＝｜Ｂ−Ｇ｜）および画
素Ｘの右上の画素Ｃの画像データと左下の画素Ｆの画像
データとの絶対値差Ｓ３（＝｜Ｃ−Ｆ｜）がそれぞれ算
出される（ステップ62）。これらの絶対値差の演算結果
から最も相関の高い画素の組合わせが判断され（ステッ
プ63および64），最も高い相関を与える画素の画像デー
タの平均が画素Ｘの画像データとされる（ステップ65，
66または67）。
【００４８】図５の上段の図を参照して，輝度を表わす
１駒分のディジタル画像データがフィールド・メモリ31
に格納される。フィールド・メモリ31から，データを生
成する画素Ｘの左上，上，右上，左下，下および右下の
画素（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｆ，ＧおよびＨ）を表わす画像デー
タが読出され補間方向判別回路33および平均値演算回路
34にそれぞれ与えられる。補間方向判別回路33において
図７ステップ60〜64の処理が行なわれる。補間方向判別
回路33において，画素Ｘの画像データを生成するのに最
適な２個の画素が見つけられるとこの２個の画素を表わ
す信号が平均値演算回路34に与えられる。平均値演算回
路34において最適な２個の画素の画像データの平均値演
算処理が行なわれる（図６ステップ65〜67の処理）。平
均値演算回路34における演算結果を表わすデータはフィ
ールド・メモリ32に与えられ記憶される。補間方向判別
回路33における補間方向判別処理，平均値演算回路34に
おける平均値演算処理が繰返されることにより１駒分の
フィールド画像データにおいて欠如している行の画素を
表わすデータがすべて生成されフィールド・メモリ32に
記憶される。
【００４９】フィールド・メモリ31に記憶されている画
像データとフィールド・メモリ32に記憶されている画像
データとは，１駒の画像のうち互いに異なる行の画像デ
ータ，たとえばフィールド・メモリ31に記憶されている
画像データは奇数行の画像データ，フィールド・メモリ
32に記憶されている画像データは偶数行の画像データ，
であるから組合わせることにより１駒の完全なフレーム
画像データが構成される。フィールド・メモリ31および
32に記憶された画像データはそれぞれ加算回路35に与え
られる。これにより加算回路35から，１駒分のフレーム
画像データが出力される。
【００５０】Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙの色差データについて
は，欠如している行の画素を表わすデータは欠如してい
る画素の上の画素を表わす画像データが用いられる。
【００５１】図５の中段および下段の図を参照して，Ｒ
−ＹおよびＢ−Ｙの１駒分の色差データがフィールド画
像データとしてフィールド・メモリ41および51に記憶さ
れる。フィールド・メモリ41および51に記憶された色差
データはそれぞれ読出されてフィールド・メモリ42およ
び52に与えられる。フィールド・メモリ41および42に記
憶されたＲ−Ｙの色差データは読出され加算回路45に与
えられる。加算回路45において，フィールド・メモリ41
から出力されたＲ−Ｙの色差データのうち欠如している
行の画素のデータに，フィールド・メモリ42から出力さ
れたＲ−Ｙの対応する画素の色差データが挿入される。
これにより加算回路45から１フレーム分のＲ−Ｙの色差
データが出力される。Ｂ−Ｙの色差データについてもＲ
−Ｙの色差データと同様に，フィールド・メモリ51およ
び52に記憶され，加算回路55において欠如している行の
画素のデータに，対応する画素のデータが挿入され，加
算回路55から１フレーム分のＢ−Ｙの色差データが出力
される。
【００５２】このようにして１フレーム分の，輝度デー
タならびにＲ−ＹおよびＢ−Ｙの色差データが得られ
る。
【００５３】上述した補間画像データ生成処理は輝度デ
ータのみならず，輝度データと色差データの両方，Ｒ，
Ｇ，Ｂの色画像データの全部または一部（たとえばＧ色
画像データのみ）等のいかなる画像データにも適用でき
る。
【００５４】上述したフレーム画像データ生成装置は，
次に詳述するようなディジタル・ビデオ・テープ・レコ
ーダまたはディジタル画像データ再生装置においても好
適に利用される。
【００５５】図８は，ディジタル画像データの記録およ
び再生が可能なディジタル・ビデオ・テープ・レコーダ
（ＤＶＴＲ）の電気的構成を示すブロック図である。デ
ィジタル・ビデオ・テープ・レコーダの全体の動作はシ
ステム・コントローラ30によって統括される。
【００５６】このディジタル・ビデオ・テープ・レコー
ダにおいては，奇数行の画素からなる奇数フィールド画
像と偶数行の画素からなる偶数フィールド画像とが交互
に撮影され，この撮影が１／60秒の周期で繰返される。
【００５７】撮影のためのシャッタ速度が適当（たとえ
ば１／60秒，または必要に応じてこれよりも短い時間）
になるように，いわゆる電子シャッタ制御により定めら
れる。ＣＣＤ71から１／60秒ごとに被写体像を表わす映
像信号が出力されＣＤＳ（correlate double samplimg
）回路72に与えられる。映像信号はＣＤＳ回路72にお
いてｋＴＣノイズ成分が除去され，アナログ／ディジタ
ル変換回路73においてディジタル画像データに変換され
る。ディジタル画像データはガンマ補正回路74に与えら
れ，ガンマ補正される。ガンマ補正後のディジタル画像
データがデータ圧縮回路75を介して（このときは，まだ
データ圧縮されない）フィールド・メモリ85に与えられ
一旦記憶される。
【００５８】フィールド・メモリ85から読出された画像
データは，データ圧縮回路75に与えられる。データ圧縮
回路75においてＤＣＴ（Discrete Cosine Transform ）
処理，量子化処理などが行なわれることにより，画像デ
ータにデータ圧縮が施される。データ圧縮処理回路75に
おいて圧縮された画像データは誤り訂正符号付加回路76
を介して（単に通過して）フィールド・メモリ86に与え
られ一旦記憶される。
【００５９】フィールド・メモリ86に記憶された画像デ
ータは順次誤り訂正符号付加回路76に与えられ，誤り訂
正符号が付加される。
【００６０】誤り訂正符号付加回路76から出力される画
像データは記録符号化回路77に与えられ，符号化（たと
えばＮＲＺＩ符号化）されて記録再生増幅回路87に与え
られる。記録再生増幅回路87において増幅された画像デ
ータは磁気ヘッド78に与えられる。これにより磁気ヘッ
ド78によって磁気テープ88の各トラックのうちビデオ記
録領域に画像データが記録される。オーディオ・データ
やトラック情報の記録ももちろん行なわれる。
【００６１】図８に示すディジタル・ビデオ・テープ・
レコーダは，磁気テープ88に記録されたディジタル画像
データの再生も可能である。再生モードには好ましくは
ムービ再生モードとスチル再生モードとがある。
【００６２】ディジタル画像データの再生モードにおい
て，磁気テープ88に記録された画像データ，その他のデ
ータが磁気ヘッド91によって読取られ記録再生増幅回路
87に与えられる。記録再生増幅回路87において増幅され
たデータは復調回路92に与えられる。復調回路92におい
てデータ復調が行なわれ，誤り訂正回路93を介してフィ
ールド・メモリ86に与えられ一旦記憶される。フィール
ド・メモリ86に記憶されたデータは読み出され誤り訂正
回路93に与えられる。復調回路92において復調されたデ
ータにデータ誤りがあると，誤り訂正回路93において誤
り訂正処理が行なわれる。誤り訂正処理が行なわれたデ
ータのうち被写体像を表わすディジタル画像データはデ
ータ伸張回路94を介してフィールド・メモリ85に与えら
れる。
【００６３】ムービ再生モードにおいては，フィールド
・メモリ85に記憶された画像データはデータ伸張回路94
に与えられ，圧縮された画像データのデータ伸張処理が
行なわれる。奇数フィールド画像のデータと偶数フィー
ルド画像のデータとがモニタ表示装置99に交互に与えら
れ，ムービ再生が行なわれる。モニタ表示装置99はディ
ジタル・ビデオ・テープ・レコーダに設けてもよい。
【００６４】図８に示すディジタル・ビデオ・テープ・
レコーダは動画再生に加えて静止画再生も可能である。
スチル再生モードにおいては，データ伸張回路94におい
てデータ伸張が施された画像データはフレーム画像デー
タ生成装置96に与えられる。
【００６５】フレーム画像データ生成装置96において，
上述したようにフィールド画像を表わすフィールド画像
データからフレーム画像データが生成される。生成され
たフレーム画像データはプリンタ装置98に与えられ，ぶ
れがなく，かつ高画質の静止画がプリントされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例を示すもので，フレーム画像
データ生成装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】奇数フィールド画像と偶数フィールド画像とが
交互に現われる様子を示している。
【図３】フレーム画像データの生成のための画素の対応
関係を平面的に示すものである。
【図４】(A) および(B) はフレーム画像データの生成の
ための画素の対応関係を時系列的に示すものである。
【図５】補間画素値演算回路の電気的構成を示すブロッ
ク図である。
【図６】欠如された画素のデータを生成するための画素
ブロックを示している。
【図７】欠如された画素のデータを生成するための処理
手順を示すフローチャートである。
【図８】ディジタル・ビデオ・テープ・レコーダの電気
的構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
14，15，16 ウィンドウ回路 17 動き検出回路 20，21 補間画素値演算回路

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 インターレース走査により得られ，奇数
    行の画素からなる奇数フィールド画像と偶数行の画素か
    らなる偶数フィールド画像とが交互に繰返される一連の
    画像データのうちから連続する第１，第２および第３の
    フィールド画像データが与えられたときに，上記第１フ
    ィールド画像と上記第３フィールド画像との間にある上
    記第２フィールド画像をフレーム画像に変換するため
    に，第２フィールドが奇数フィールドの場合には偶数行
    の画素を，第２フィールドが偶数フィールドの場合には
    奇数行の画素を表わす補間画像データを生成する装置で
    あり，上記第１フィールド画像上および上記第３フィー
    ルド画像上の対応する位置にそれぞれ設定されたウィン
    ドウ内の画像の間に動きがあるかどうかを検出する動き
    検出手段，上記動き検出手段により動きがあると検出し
    たときには，上記ウィンドウ内の画素に対応する位置の
    画素の画像データを，その画素の上下方向に隣接する第
    ２フィールドの画素の画像データにもとづいて生成する
    第１の補間画像データ生成手段，ならびに上記動き検出
    手段により動きがないと検出したときには，上記ウィン
    ドウ内の画素に対応する位置の画素の画像データを，上
    記第１フィールド画像および上記第３フィールド画像の
    少なくとも一方の画像における対応する画素の画像デー
    タにもとづいて生成する第２の補間画像データ生成手
    段，を備えた補間画像データ生成装置。
  2. 【請求項２】 上記第１のフィールド画像および上記第
    ３のフィールド画像上において上記ウィンドウの位置
    を，ウィンドウの大きさ分ずつ水平方向および垂直方向
    に順次シフトしながら，上記ウィンドウの各位置で上記
    動き検出手段による動き検出処理および上記第１の補間
    画像データ生成手段による補間画像データ生成処理また
    は上記第２の補間画像データ生成手段による補間画像デ
    ータ生成処理を繰返すよう制御する手段をさらに備えた
    請求項１に記載の補間画像データ生成装置。
  3. 【請求項３】 上記動き検出手段が，上記第１フィール
    ド画像のウィンドウと上記第３フィールド画像のウィン
    ドウとの対応する画素レベルの絶対値差を上記ウィンド
    ウ内において加算して得られた加算値が，あらかじめ定
    められたしきい値以上であったときに動きがあることを
    検出するものである，請求項１に記載の補間画像データ
    生成装置。
  4. 【請求項４】 上記画素レベルを８ビット表示した場合
    に，上記しきい値が，上記ウィンドウを構成する画素数
    に１〜３の数値を乗じたものである，請求項３に記載の
    補間画像データ生成装置。
  5. 【請求項５】 上記画素レベルを８ビット表示した場合
    に，上記しきい値が，上記ウィンドウを構成する画素数
    に1.5 〜2.5 の数値を乗じたものである，請求項３に記
    載の補間画像データ生成装置。
  6. 【請求項６】 上記ウィンドウが水平方向に比べ垂直方
    向が長いものである，請求項１に記載の補間画像データ
    生成装置。
  7. 【請求項７】 上記ウィンドウの垂直方向の画素数が水
    平方向の画素数の２倍である，請求項１に記載の補間画
    像データ生成装置。
  8. 【請求項８】 上記第１の補間画像データ生成装置が，
    上記欠如している画素およびこの欠如している画素に水
    平方向に隣接する位置に存在すべき画素の上下にある画
    素を表わすデータを抽出し，これらの画素を表わすデー
    タの加算値を得，得られた加算値が水平方向に存在する
    画素についての加算値ほど増加または減少しているかど
    うかを判定する手段，ならびに増加または減少している
    ときには，上記欠如している画素の上下の画素を表わす
    データを用いて上記欠如している画素を表わすデータを
    生成し，増加または減少していないときには上記欠如し
    ている画素の上下の画素および斜め上下の画素の３方向
    の画素の相関値を算出し，もっとも高い相関を与える画
    素を表わすデータを用いて上記欠如している画素を表わ
    すデータを生成する手段，を備えた請求項１に記載の補
    間画像データ生成装置。
  9. 【請求項９】 インターレース走査により得られ，奇数
    行の画素からなる奇数フィールド画像と偶数行の画素か
    らなる偶数フィールド画像とが交互に繰返される一連の
    画像データのうちから連続する第１，第２および第３の
    フィールド画像データが与えられたときに，上記第１フ
    ィールド画像と上記第３フィールド画像との間にある上
    記第２フィールド画像をフレーム画像に変換するため
    に，第２フィールドが奇数フィールドの場合には偶数行
    の画素を，第２フィールドが偶数フィールドの場合には
    奇数行の画素を表わす補間画像データを生成する方法で
    あり，上記第１フィールド画像上および上記第３フィー
    ルド画像上の対応する位置にそれぞれ設定されたウィン
    ドウ内の画像間に動きがあるかどうかを検出し，動きが
    あることを検出したときには，上記ウィンドウ内の画素
    に対応する位置の画素の画像データを，その画素の上下
    方向に隣接する第２フィールドの画素の画像データにも
    とづいて生成する第１の補間画像データ生成処理を行な
    い，動きがないことを検出したときには，上記ウィンド
    ウ内の画素に対応する位置の画素の画像データを，上記
    第１フィールド画像および上記第３フィールド画像の少
    なくとも一方の画像における対応する画素の画像データ
    にもとづいて生成する第２の補間画像データ処理を行な
    う，補間画像データ生成方法。
  10. 【請求項１０】 上記第１のフィールド画像および上記
    第３のフィールド画像上において上記ウィンドウの位置
    を，ウィンドウの大きさ分ずつ水平方向および垂直方向
    に順次シフトしながら，上記ウィンドウの各位置で上記
    動き検出処理および上記第１の補間画像データ生成処理
    または上記第２の補間画像データ生成処理を繰返す，請
    求項９に記載の補間画像データ生成方法。
  11. 【請求項１１】 上記第１の補間画像データ生成処理
    が，上記欠如している画素およびこの欠如している画素
    に水平方向に隣接する位置に存在すべき画素の上下にあ
    る画素を表わすデータを抽出し，これらの画素を表わす
    データの加算値を得，得られた加算値が水平方向に存在
    する画素についての加算値ほど増加または減少している
    かどうかを判定し，増加または減少しているときには，
    上記欠如している画素の上下の画素を表わすデータを用
    いて上記欠如している画素を表わすデータを生成し，増
    加または減少していないときには上記欠如している画素
    の上下の画素および斜め上下の画素の３方向の画素の相
    関値を算出し，もっとも高い相関を与える画素を表わす
    データを用いて上記欠如している画素を表わすデータを
    生成する，請求項９に記載の補間画像データ生成方法。
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