JPH09102955A - 動きベクトル検出方法および動きベクトル検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 入力信号にジッタ等の影響が生じた場合にも
零ベクトルを誤りなく検出して、動きベクトルの誤検出
を少なくする。 【解決手段】 差分値演算部52は基準フィールド信号と
偏位フィールド信号の差分値DFD を求める。勾配値演算
部50は基準フィールドの隣接画素間にて勾配量を絶対値
|ΔX|と符号SIGNΔX として求める。乗算器54はDFDとS
IGNΔX とを積算する。累算部56はその結果をブロック
の画素数分累算した値ΣSIGNΔX・DFD を出力する。累算
部58は |ΔX|をブロックの画素数分累算した値Σ |ΔX|
を出力する。比較値選択部60では初期偏位ベクトルとし
て零ベクトルが選択された場合に比較値α0 、零ベクト
ル以外が選択された場合に比較値α1 ( α0>α1)を判定
部62に設定する。ベクトル演算部64は判定結果に従って
零ベクトルまたは累算部56,58 の結果から演算した偏位
ベクトルVxを出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動きベクトル検出
方法および動きベクトル検出装置に係り、特に、たとえ
ば、画像伝送システムにおける高能率符号化装置または
テレビジョン信号の方式変換装置などに用いて好適な動
きベクトル検出方法および動きベクトル検出装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】動画像中の動き領域を動きベクトルとし
て検出して、その動きベクトルを用いて動き補正を行な
う技術は、画像伝送の際の高能率符号化におけるフレー
ム間符号化効率を向上させる場合、または、テレビジョ
ン方式変換の際のフィールド数変換による動きの不連続
性を軽減する場合に有効に用いられている。

【０００３】このような場合における動きベクトルの検
出方法としては、たとえば、特開昭55-162683 号公報ま
たは特開昭55-162684 号公報に記載のように、フレーム
間の信号パターンの類似性を利用して動きベクトルを検
出するパターンマッチング法を用いる方法、あるいは特
開昭60-158786 号公報に記載のように、フレーム内信号
の勾配とフレーム間信号の差分値の物理的な対応等を利
用して動き量を推定する反復勾配法を用いる方法が知ら
れている。

【０００４】特に、反復勾配法を用いたテレビジョン方
式変換装置としては、たとえば、特開平01-309597 号公
報、特開平03-280681 号公報、特開平06-339124 号公
報、または1991年発行のテレビジョン学会誌(Vol.45,N
o.12 頁1543〜頁1543) などに記載されたものが知られ
ている。

【０００５】たとえば、これらの場合にて内挿画像を生
成する際には、反復勾配法にて検出された動きベクトル
を用いて、それぞれのフィールド信号またはフレーム信
号にて表わされる画像が静止画像であるか動画像である
かを判定して、その結果に応じてフィールド内処理また
はフレーム内処理およびフィールド間処理またはフレー
ム間処理を適応的に切り替えて、それぞれの信号をさら
に加重加算して画像の動き内挿処理を行なうものであっ
た。

【０００６】この場合、動きベクトルの検出は、それぞ
れのフィールド信号を、たとえば横方向ｍ画素および縦
方向ｎラインを含むｍｘｎ画素の所定の大きさのブロッ
クに分割して、それぞれのブロック毎に、その画面内で
の信号の勾配および対応する画面間との信号差分値の物
理的な対応などに基づく反復勾配法にて動きベクトルを
検出していた。反復勾配法の演算回数を少なくするため
には、たとえば、動き量を推定する初期値として動きベ
クトルのうち最適なものを既検出の動きベクトルの中か
ら初期偏位ベクトルとして選択して、被検出ブロックの
真の動きベクトルに近い値から演算を開始して、たとえ
ば２回の演算の繰り返しにて真の動きベクトルを検出し
ていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の技術では、勾配法演算による動きベクトルの検
出精度が高く、入力信号にジッタ等の影響があると、静
止画像の場合にも動きベクトルを検出してしまい、動き
内挿処理に大きく影響してしまうという問題があった。
たとえば、静止画像であるが、その画像の勾配が小さい
場合に、初期偏位ベクトルは零ベクトルを選択している
ものの、入力信号のジッタ等の影響で勾配法演算にて偏
位ベクトルが「0」 になりにくいことがあった。これによ
り、静止画像の場合にも零ベクトル以外の何らかの動き
がある動きベクトルを検出してしまい、静止画像を動き
画像と判定してしまって、その内挿処理をして画質を損
なう場合があった。つまり、静止画像の場合、動きベク
トルが「0」 でないと、フィールド内処理と、フィールド
間処理との信号の加重加算を行なう処理にて、フィール
ド内処理の加重が大きくなり、本来静止画においてはフ
ィールド間処理のほうが画質が向上するために、動きベ
クトルの誤検出は画質劣化を生じる結果となってしまう
問題があった。

【０００８】本発明は上記課題を解決して、画像の勾配
が小さい静止画像であっても内挿処理にて画質の劣化の
少ない動きベクトルを検出することができる動きベクト
ル検出方法および動きベクトル検出装置を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による動きベクト
ル検出方法は、上記課題を解決するために、入力した画
像信号をそれぞれ所定の画素およびラインを含む複数の
ブロックに分割して、それぞれのブロックの動きの大き
さおよび方向を表わす動きベクトルを検出する動きベク
トル検出方法において、対象ブロックの動きベクトルを
求める際の初期値となる初期偏位ベクトルを既検出の動
きベクトルの中から選択する第１の工程と、第１の工程
にて選択された初期偏位ベクトルを起点として、複数回
の勾配法演算を繰り返して真の動きベクトルからの偏位
量を表わす偏位ベクトルを求める第２の工程と、第２の
工程にて求めた偏位ベクトルを第１の工程にて選択した
初期偏位ベクトルに順次加算して真の動きベクトルを求
める第３の工程とを含み、第２の工程は、それぞれ対象
ブロックの勾配値が所定の比較値以下の場合に偏位ベク
トルを零ベクトルとする工程を含み、この工程は、第１
の工程にて選択された初期偏位ベクトルの値に応じて対
象ブロックの勾配値と比較する比較値を変えて比較し
て、対象ブロックの勾配値が比較値以下の場合に偏位ベ
クトルを零ベクトルとして出力することを特徴とする。

【００１０】この場合、対象ブロックの勾配値と比較値
を比較する工程は、第２の工程にて初期偏位ベクトルが
零ベクトルとして選択された際に、初期偏位ベクトルと
して零ベクトル以外のベクトルが選択された際の比較値
より大となる比較値を設定して、対象ブロックの勾配値
と比較すると有利である。

【００１１】また、第２の工程は、少なくとも１フィー
ルド以上離れた信号間にて対象ブロックのそれぞれの画
素の差分値を求める第４の工程と、対象フィールド信号
のブロックにてそれぞれの画素の勾配値をその周辺画素
との画素値の差の絶対値および符号として求める第５の
工程と、第４の工程にて求めた差分値と第５の工程にて
求めた勾配量の符号とをそれぞれの画素にて積算する第
６の工程と、第６の工程の積算結果を対象ブロックの画
素数分累算する第７の工程と、第５の工程にて求めた勾
配量の絶対値を対象ブロックの画素数分累算する第８の
工程と、第８の工程の累算結果を前記第１の工程にて選
択された初期偏位ベクトルに応じた比較値と比較する第
９の工程と、第９の工程にて、第８の工程の累算結果が
比較値より大となった場合に第６の工程の累算結果と第
８の工程の累算結果とに基づいて偏位ベクトルを演算し
て出力する第10の工程と、第９の工程にて、第８の工程
の累算結果が比較値以下となった場合に偏位ベクトルを
零ベクトルとして出力する第11の工程とを含むとよい。

【００１２】この場合、第４の工程は、対象ブロックの
フィールド信号と、このフィールド信号を第１の工程に
て選択された初期偏位ベクトルにて偏位させた偏位フィ
ールド信号との画素毎の差分値を求めるとよい。

【００１３】また、第10の工程は、第６の工程にて求め
た差分値と勾配量の符号の積の累算結果を第８の工程に
て求めた勾配量の絶対値の累算結果にて割った結果を偏
位ベクトルとして出力するとよい。

【００１４】一方、本発明による動きベクトル検出装置
は、入力した画像信号をそれぞれ所定の画素およびライ
ンを含む複数のブロックに分割してそれぞれのブロック
の動きの大きさおよび方向を表わす動きベクトルを検出
する動きベクトル検出装置において、既検出ブロックの
複数の動きベクトルを順次蓄積する記憶手段と、記憶手
段から読み出した既検出の動きベクトルの中から初期偏
位ベクトルを選択する初期偏位ベクトル選択手段と、初
期偏位ベクトル選択手段にて選択された初期偏位ベクト
ルを起点にして所定の勾配法演算を行なって真の動きベ
クトルからの偏位量を表わす偏位ベクトルを求める複数
の勾配法演算手段と、初期偏位ベクトル選択手段からの
初期偏位ベクトルに複数の勾配法演算手段にて求めた偏
位ベクトルを順次加算して、動きベクトルを求める複数
の加算手段とを含み、勾配演算手段は、対象ブロックの
勾配値が所定の比較値以下であるか否かを判定する判定
手段と、判定手段の判定結果が所定の比較値以下の場合
に偏位ベクトルを零ベクトルとして出力する演算手段と
を含み、判定手段には、初期偏位ベクトル選択手段にて
選択された初期偏位ベクトルの値に応じて判定の際の比
較値を変化させて設定する比較値設定手段が接続されて
いることを特徴とする。

【００１５】この場合、比較値設定手段は、初期偏位ベ
クトル選択手段にて選択された初期偏位ベクトルが零ベ
クトルの場合に、初期偏位ベクトルとして零ベクトル以
外のベクトルが選択された際の比較値より大となる比較
値を判定手段に設定すると有利である。

【００１６】また、勾配法演算手段は、少なくとも１フ
ィールド以上離れた信号間にて対象ブロックのそれぞれ
の画素の差分値を求める差分値演算手段と、対象フィー
ルド信号のブロックにてそれぞれの画素の勾配値をその
周辺画素の画素値の差の絶対値および符号として求める
画素勾配値演算手段と、差分値演算手段にて求めた差分
値と画素勾配値演算手段にて求めた勾配量の符号とをそ
れぞれの画素毎に積算する積算手段と、積算手段からの
積算結果を対象ブロックの画素数分累算する第１の累算
手段と、画素勾配値演算手段にて求めた勾配量の絶対値
を対象ブロックの画素数分累算する第２の累算手段と、
第２の累算手段からの累算結果を選択された初期偏位ベ
クトルに応じた比較値と比較して、偏位ベクトルを零ベ
クトルとするか否かを判定する判定手段と、判定手段に
て、第２の累算手段からの累算結果が比較値より大とな
った場合に第１の累算手段の累算結果と前記第２の累算
手段からの累算結果とに基づいて偏位ベクトルを演算し
て出力し、第２の累算手段からの累算結果が比較値以下
となった場合に偏位ベクトルを零ベクトルとして出力す
るベクトル演算手段とを含むとよい。

【００１７】この場合、差分値演算手段は、対象ブロッ
クのフィールド信号と、このフィールド信号を初期偏位
ベクトル選択手段にて選択された初期偏位ベクトルにて
偏位させた偏位フィールド信号との間の画素毎の差分値
を求めてもよい。

【００１８】また、ベクトル演算手段は、第１の累算手
段からの差分値と傾き値の積の累算値を第２の累算手段
からの勾配量の絶対値の累算値にて割った結果を偏位ベ
クトルとして演算するとよい。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に、本発明による動きベクトル
検出方法および動きベクトル検出装置の一実施例を添付
図面を参照して詳細に説明する。図１および図２には、
本発明による動きベクトル検出方法が適用された動きベ
クトル検出装置の一実施例が示されている。本実施例に
よる動きベクトル検出装置は、入力した画像信号のそれ
ぞれのフィールドを横方向ｍ画素、縦方向ｎラインのｍ
ｘｎ画素のブロックに分割してそれぞれのブロック毎に
動きベクトルを検出する。この際に、既検出の動きベク
トルの中から対象ブロックの動きベクトルに最も近い動
きベクトルを初期偏位ベクトルとして選択して、この初
期偏位ベクトルを起点に複数回の勾配法演算を繰り返し
て真の動きベクトルを求める反復勾配法を用いた動きベ
クトル検出装置である。特に、本実施例では、選択され
た初期偏位ベクトルの値に応じて、勾配法演算にて検出
されるそれぞれのブロックにおける画素の勾配量の累算
値と比較する比較値を変化させる点に主な特徴を有し
て、この比較値以下の勾配量のブロックが検出された場
合に、その偏位ベクトルを零ベクトルにして動きベクト
ルを検出する。要するに、初期偏位ベクトルとして零ベ
クトルが選択された場合に、後段の勾配法演算に制限を
加えることで動きベクトルの誤検出を軽減するものであ
る。

【００２０】詳しくは、本実施例の動きベクトル検出装
置は、図２に示すように動きベクトルを求めようとする
現フィールド信号１と、これに対応する１フィールド離
れた前フィールド信号２とをそれぞれ二次元ローパスフ
ィルタ49,49 を介して順次入力する。二次元ローパスフ
ィルタ49は、フィールド信号1,2 のノイズを除去し、高
域成分を低減するディジタルフィルタである。ローパス
フィルタ49,49 を通過したフィールド信号1,2 は、初期
偏位ベクトル選択回路42および２つの勾配法演算回路4
5,46 にそれぞれ供給される。これらの回路42,45,46で
は、フィールド信号1,2 がそれぞれ横方向ｍ画素および
縦方向ｎ画素のブロックに細分化されて、それぞれの処
理が行なわれる。

【００２１】初期偏位ベクトル選択回路42は、前回まで
に検出されている動きベクトルを動きベクトルメモリ回
路41から読み出して、これらの中から現フィールド信号
の被検出ブロックの動きベクトルに最も近い動きベクト
ルを初期偏位ベクトルVoとして選択して、第１の勾配法
演算回路44に供給するベクトル選択回路である。たとえ
ば、本実施例では、対象フィールドと同じフィールドか
ら被検出ブロックに隣接する既検出ブロックの動きベク
トル（隣接ベクトル）、前フィールドにおける被検出ブ
ロックに対応するブロックを含む複数個のブロックの動
きベクトルを平均化したベクトル（平均ベクトル）およ
び前々フィールドの平均ベクトルと前フィールドの平均
ベクトルの２倍の値との差にて表わされるベクトル（加
速度ベクトル）などを候補として選択する。これらのう
ち最適な初期偏位ベクトルを求めるには、それぞれの初
期偏位ベクトルの候補にて前フィールド信号２の対応ブ
ロックの座標を偏位させ、その偏位させたフィールド信
号と現フィールド信号１との差をとって、その絶対値を
ブロックの画素数分累積した値が最小となるものを最適
な初期偏位ベクトルとして選択する。この場合、動きベ
クトルメモリ41は、現フィールドの既検出ブロックの動
きベクトルを蓄積するもの、前フィールドの動きベクト
ルを蓄積するもの、および前々フィールドの動きベクト
ルを蓄積するものが必要である。他の初期偏位ベクトル
選択回路としては、動きベクトルメモリの数を少なくす
ることができる、たとえば、特開平04-78286号公報およ
び特願平07-5585 号などに記載のものを適用してもよ
い。初期偏位ベクトル回路42にて選択された初期偏位ベ
クトルVoは、第１の勾配法演算回路44に供給される。

【００２２】第１の勾配法演算回路44は、初期偏位ベク
トルVoにて前フィールド信号２を偏位させた座標を起点
にして現フィールドの動き量を演算推定した１回目の動
き偏位分（偏位ベクトル）V1を求める演算回路である。
この出力は、加算回路46にて初期偏位ベクトルVoと加算
されて、第２の勾配法演算回路45に供給される。同様
に、第２の勾配法演算回路45は、加算回路46からの動き
ベクトル(Vo+V1) にて前フィールド信号２を偏位させた
座標を起点にして第１の勾配演算回路44と同様に２回目
の偏位ベクトルV2を求めて出力する演算回路である。こ
の出力が加算回路47にて加算回路46の出力と加算され
て、その値が現フィールド１の被検出ブロックの動きベ
クトルV(=Vo+V1+V2)として検出されて、出力48および動
きベクトルメモリ41にそれぞれ供給される。この結果の
ベクトルが、図３および図４に示すように前フィールド
２にて座標(m1,n1) にあった物体が現フィールド１の座
標(m1+α0, n1+β0)に移動した動き量となる動きベクト
ルＶとして検出される。

【００２３】基本的には、本実施例における勾配法演算
回路44,45 は、たとえば、次の演算式(1) 〜(4) にてそ
れぞれの偏位ベクトルV1,V2 を求める演算回路である。 Vx= ΣSIGNΔX・DFD/Σ |ΔX| ・・・・(1) Vy= ΣSIGNΔY・DFD/Σ |ΔY| ・・・・(2) ΔX=(A_n+1,m-A_n-1,m)/2 ・・・・(3) ΔY=(A_n,m+1-A_n,m-1)/2 ・・・・(4) ただし、Vxは動きベクトルＶのｘ方向成分、Vyは動きベ
クトルＶのｙ方向成分、A_n,mはｎ画素、ｍラインの座標
の信号値、ΔX は画像のｘ方向の勾配量、ΔY は画像の
ｙ方向の勾配量、DFD はフィールド間差分値を示す。ま
た、SIGNΔX,SIGNΔY はそれぞれ「0」 を含むΔX,ΔY の
符号を示す。

【００２４】つまり、勾配法演算回路44,45 では、初期
偏位ベクトルVoを起点にして、現フィールド信号１およ
び前フィールド信号２のそれぞれＸ方向およびＹ方向の
勾配量および信号の差分値に基づいて動き偏位量を求め
て、その演算を繰り返して真の動き量を上記演算により
推定している。この結果の動き量、つまり、偏位ベクト
ルV1,V2 がそれぞれの回路44,45 から出力される。した
がって、初期偏位ベクトルVoを的確な値として勾配法演
算回路44,45 に供給することにより、少ない回数にて正
確な動きベクトルＶを求めることができる。

【００２５】次に図１には、本実施例における勾配法演
算回路の具体的な構成が示されている。図１に示す勾配
法演算回路は、上式(1) 〜(4) のうち動きベクトルのｘ
方向成分Vxを求める演算回路であり、Ｙ方向成分の回路
はＸ方向成分と同様な回路が別に設けられている。特
に、本実施例における勾配法演算回路は、ΔX,ΔY が所
定の比較値α以下の場合に上記演算式(1) 〜(4) にかか
わらず偏位ベクトルを零ベクトルとして出力し、特に、
初期偏位ベクトル選択回路42にて初期偏位ベクトルが零
ベクトルとして選択された際に、零ベクトル以外が選択
された場合の比較値α1 よりも大となる比較値α0 と比
較して静止領域の動きベクトルＶの誤検出を防止してい
るものである。

【００２６】詳細には、図１に示す勾配法演算回路は、
画素勾配値演算部50と、フィールド間差分演算部52と、
乗算器54と、２個の累算部56,58 と、比較値選択部60
と、零ベクトル判定部62と、ベクトル演算部64とを含
む。勾配値演算部50は、対象フィールドとなる現フィー
ルド信号１を基準フィールド信号として入力して、それ
ぞれの画素間の勾配量を画素の差として演算して、勾配
量の絶対値 |ΔX|およびその符号値SIGNΔX を求める演
算部である。求めた勾配量の絶対値 |ΔX|は第２の累算
部56に供給され、勾配値の符号SIGNΔX は乗算器54に順
次供給される。

【００２７】フィールド間差分演算部52は、現フィール
ド信号１を基準フィールド信号として受けて、また、現
フィールド信号２を初期偏位ベクトルVoまたは動きベク
トル(Vo+V1) にて座標変換した偏位フィールド信号を受
けて、これらの画素毎の差分値DFD を求める減算回路で
ある。それぞれの画素毎の差分値DFD は、乗算器54に供
給される。

【００２８】乗算器54は、差分値演算部52からの画素毎
の差分値DFD と勾配値演算部50からの勾配量の符号(SIG
N ΔX)とを乗算して、第１の累算部56に供給する演算部
である。第１の累算部56は、乗算器54からの結果をそれ
ぞれ対象ブロックの画素数分累算して、上式(1) の分子
(ΣSIGNΔX・DFD)を求める演算部であり、たとえば、ブ
ロック毎の演算結果を蓄積するメモリと加算回路とを含
む。その累算結果はベクトル演算部64に出力される。第
２の累算部58は、勾配値演算部50からの勾配量の絶対値
|ΔX|を対象ブロックの画素数分累算し、上式(1) の分
母 (Σ |ΔX|)を求める演算部である。その結果は、零
ベクトル判定部62およびベクトル演算部64に供給され
る。

【００２９】零ベクトル判定部62は、第２の累算部58か
らのブロック毎における絶対値の累算結果 (Σ |ΔX|)
が比較値選択部60からの比較値α0 またはα1 以下であ
るか否かを判定して、比較値α0 またはα1 以下の場合
にそのブロックの偏位ベクトルを零ベクトルとして判定
する比較判定回路である。つまり、対象ブロックにおけ
る画素の勾配量の累算値が所定の値以下の場合には、そ
のブロックの動き偏位が少なく、所定の誤差以内に含ま
れるとして零ベクトルとして判定する。その判定結果
は、ベクトル演算部64に供給される。

【００３０】比較値選択部60は、初期偏位ベクトル選択
回路42にて選択した初期偏位ベクトルの値に応じて比較
値を選択して零ベクトル判定部62に設定する比較値設定
回路であり、本実施例では第１の比較値α1 と、これよ
り大となる第２の比較値α0とを用意して、そのいずれ
かを選択して零ベクトル判定部62に設定する。特に、本
実施例では、初期偏位ベクトル選択回路42にて零ベクト
ルが選択された場合に初期偏位ベクトル選択回路42から
零ベクトル選択信号を受け、第２の比較値α0を選択
し、零ベクトル以外の有意のベクトルが選択されている
場合には第１の比較値α1 を選択して零ベクトル判定部
62に設定する。つまり、初期偏位ベクトルとして零ベク
トルが選択されている場合には、対象ブロックの動きベ
クトルＶも零ベクトルになる場合が多い。しかし、対象
ブロックの勾配量が小さい場合、つまり画像が平坦な場
合にジッタなどの影響を受けやすく、その勾配量が実際
より大きく演算されてしまう場合がある。したがって、
たとえば比較値α1 のみで、その値が小さいと、初期偏
位ベクトルが「0」 であっても、ブロックの勾配量が比較
値α1 を越えてしまう場合がある。そこで、本実施例で
は、初期偏位ベクトルが零ベクトルとして選択されてい
る場合に比較値α1 より大となる比較値α0 を選択す
る。また、初期偏位ベクトルが零ベクトル以外の場合
に、動きベクトルが有意なベクトルである場合が多く、
この際に大きな値の比較値α0 だけであるとブロックの
勾配量が比較値α0 を越えず、偏位ベクトルが零ベクト
ルとなってしまい、正確な偏位ベクトルが出力されな
い。したがって、本実施例では、初期偏位ベクトルが有
意なベクトルの場合は通常の比較値α1 を選択し、初期
偏位ベクトルが零ベクトルの場合に比較値α1 よりも大
となる比較値α0 を選択する。

【００３１】ベクトル演算部64は、第１の累算部56およ
び第２の累算部54からの累算結果ならびに零ベクトル判
定部62からの判定結果に基づいて偏位ベクトルV1または
V2を演算して出力する偏位ベクトル出力回路である。特
に、本実施例では、零ベクトル判定部62にて零ベクトル
を検出した場合には、あらかじめ用意した零ベクトルを
出力する。零ベクトル判定部62からの出力がない場合に
は、第１の累算部56からの上式(1) の分子 (ΣSIGNΔX・
DFD)に相当する値を第２の累算部58からの上式(1) の分
母 (Σ |ΔX|) に相当する値にて割って、その結果の偏
位ベクトルVx=ΣSIGNΔX・DFD/ Σ |ΔX|を出力する。

【００３２】以上のような構成において、本実施例にお
ける動きベクトル検出方法を上記装置の動作とともに説
明する。動作状態において、動きベクトルメモリ41に
は、順次検出された動きベクトルが格納されていく。こ
の状態にて、初期偏位ベクトル選択回路42は、二次元ロ
ーパスフィルタ49,49 を介して現フィールド信号１およ
び前フィールド信号２を受けると、現フィールド信号１
の対象ブロックの動きベクトルに最も近い動きベクトル
を動きベクトルメモリ41に格納された既検出の動きベク
トルの中から初期偏位ベクトルVoとして選択して、第１
の勾配法演算回路44に出力する。この場合、選択した初
期偏位ベクトルが零ベクトルの場合には、第１および第
２の勾配法演算回路44,45 に零ベクトル選択信号を出力
する。

【００３３】次に、初期偏位ベクトルVoを受けた第１の
勾配法演算回路44は、勾配法演算にて第１の偏位ベクト
ルV1を演算して出力する。この場合、二次元ローパスフ
ィルタ49,49 を介して現フィールド信号１および前フィ
ールド信号２を受け、現フィールド信号１を基準フィー
ルド信号としてフィールド間差分演算部52および画素勾
配値演算部50に入力するとともに、前フィールド信号２
を初期偏位ベクトルVoにて偏位させた偏位フィールド信
号をフィールド間差分演算部52に入力する。

【００３４】基準フィールド信号と偏位フィールド信号
を受けたフィールド間差分演算部52は、順次対象ブロッ
クのそれぞれの画素の差分値DFD を演算して乗算器54に
出力する。一方、基準フィールド信号を受けた画素勾配
値演算部50は、対象ブロックにてそれぞれの画素の隣接
する画素との差をとり、その勾配量の絶対値 |ΔX|とそ
の符号SIGNΔX を求めて、乗算器54へ勾配量の符号SIGN
ΔX を送り、第２の累算部58へ勾配量の絶対値 |ΔX|を
送る。

【００３５】これにより、乗算器54では、フィールド間
差分演算部52からの差分値DFD と画素勾配値演算部50か
らの勾配量の符号SIGNΔX とを積算して、その出力SIGN
ΔX・DFD を第１の累算部56に順次送出する。この結果、
第１の累算部56では乗算器54からの積算結果SIGNΔX・DF
D を対象ブロックの画素数分累算すると、その結果のΣ
SIGNΔX・DFD を得る。一方、第２の累算部58では、画素
勾配値演算部50からの勾配量の絶対値 |ΔX|を対象ブロ
ックの画素数分受けると、その累算値Σ |ΔX|を求め
て、零ベクトル判定部62およびベクトル演算部64にそれ
ぞれ出力する。

【００３６】他方、比較値選択部60では、初期偏位ベク
トル選択部42から零ベクトル選択信号を受けたか否かに
応じてブロックの勾配量を判定するための比較値α0 ま
たはα1 （α0 ＞α1 ）のいずれかを選択して、例ベク
トル判定部62に設定する。零ベクトル選択信号を受けた
場合には比較値としてその値が大である第２の比較値α
0 を零ベクトル判定部62に設定する。また、零ベクトル
選択信号を受けていない場合には、その値が小である第
１の比較値α1 を零ベクトル判定部62に設定する。

【００３７】これにより、零ベクトル判定部62では、設
定された比較値α0 またはα1 と累算部58にて累算され
たΣ |ΔX|とを比較して、その値が比較値α0 またはα
1 以下である場合には、ベクトル演算部64に零ベクトル
判定信号を送出する。累算値Σ |ΔX|が比較値α0 また
はα1 を越える値である場合には、たとえば判定信号を
オフとしておく。

【００３８】この結果、ベクトル演算部64では、零ベク
トル判定部62から零ベクトル判定信号を受けた場合に
は、無条件に零ベクトルを読み出して、これを偏位ベク
トルV1として出力する。零ベクトル判定信号を受けなか
った場合には、第１の累算部56からの累算値ΣSIGNΔX・
DFD を第２の累算値Σ |ΔX|にて割って、その結果の値
ΣSIGNΔX・DFD/Σ |ΔX|=Vx として、有意な偏位ベクト
ルV1のｘ方向成分を出力する。同様に偏位ベクトルV1の
ｙ方向成分が求められて、これらが第１の勾配法演算回
路44から第１の偏位ベクトルV1として、加算回路46供給
される。

【００３９】これにより、第１の偏位ベクトルV1が加算
回路46にて初期偏位ベクトル選択部42からの初期偏位ベ
クトルVoと加算されて第２の勾配演算回路45に供給され
る。加算回路46からの偏位ベクトル(Vo+V1) を受けた第
２の勾配演算回路45は、第１の勾配演算回路45と同様に
前フィールド信号２を偏位ベクトル(Vo+V1) にて偏位さ
せた偏位フィールドを起点に第２の偏位ベクトルV2を推
定演算して出力する。この場合、上記と同様に、初期偏
位ベクトルとして零ベクトルが検出されている場合に
は、比較値選択部60にて通常の比較値α1 より大となる
比較値α0 を零ベクトル判定部62に設定して、画素勾配
値演算部50および第２の累算部58にて求められたブロッ
クの勾配量Σ |ΔX|，Σ |ΔY|と比較し、そのベクトル
が零ベクトルか否かを判定する。零ベクトルと判定され
ると、ベクトル演算部64から偏位ベクトルV2として出力
され、零ベクトルでなければ、上記と同様に、第１の累
算部56の累算結果を第２の累算部58の累算結果にて割っ
た値を出力する。

【００４０】次に、第２の勾配演算回路45からの偏位ベ
クトルV2は、第２の加算回路47にて第１の加算回路46か
らの偏位ベクトル(Vo+V1) と加算され、その結果が動き
ベクトルV(=Vo+V1+V2)として出力され、また動きベクト
ルメモリ41に格納される。

【００４１】以降、上記動作が繰り返されて、それぞれ
のフィールドの各ブロック毎の動きベクトルＶが順次検
出されて出力される。

【００４２】このように本実施例によれば、初期偏位ベ
クトル選択回路42にて初期偏位ベクトルとして零ベクト
ルが選択された際に、各ブロックの勾配量Σ(|ΔX|) の
大小比較を行なう比較値を通常の有意なベクトルが選択
された場合の比較値α1 より大となる比較値α0 に切り
替えるようにしたため、たとえば、静止画像であるがそ
の画像の勾配が小さい場合、入力信号のジッタ等の影響
により、フィールド間差分値信号DFD の値が大きくなっ
た場合においても、偏位ベクトル信号として零ベクトル
を取り易くなる。このため、静止画像であって、その画
像の勾配が小さい場合でも動きベクトルの誤検出が少な
くなり、フィールド内処理およびフィールド間処理を適
応的に切り替えて内挿画像を生成する場合などに画質を
損なうことなく処理を行なうことができる。

【００４３】なお、上記実施例においては、反復勾配法
を２回繰り返す場合を例に挙げて説明したが、本発明に
おいては、反復勾配法の回数は処理の精度に応じて１回
または３回以上の任意の回数でもよい。また、上記実施
例においては、初期偏位ベクトルとして同一フィールド
と、前フィールドと、前々フィールドの既検出ブロック
からの動きベクトルに基づいて初期偏位ベクトルを選択
する例を挙げて説明したが、本発明においては初期偏位
ベクトルの候補ベクトルの選定の方法およびその中から
のベクトルの選択の方法は任意のものでよい。さらに、
上記実施例ではフィールド毎の信号を入力する場合につ
いて説明したが、本発明においてはフレーム毎の処理を
行なう場合であってもよい。また、上記実施例において
は、現フィールド信号１と前フィールド信号２の１フィ
ールド離れた信号間にて動きベクトルを検出する場合を
例に挙げて説明したが、本発明においては２フィールド
以上離れた信号間にて動きベクトルを検出する場合にも
もちろん適用することができる。

【００４４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にお
ける動きベクトル検出方法および動きベクトル検出装置
によれば、初期偏位ベクトルを起点として偏位ベクトル
を求める際に、選択された初期偏位ベクトルの値に応じ
てそれぞれのブロックの勾配量の大小比較を行なう比較
値を変えるように設定したので、初期偏位ベクトルに応
じた偏位ベクトルを検出し易くなり、その結果の動きベ
クトルの誤検出が少なくなる。特に、たとえば、静止画
像であって、その画像の勾配が小さい場合などに入力信
号にジッタ等の影響が生じたとしても、初期偏位ベクト
ルとして零ベクトルが選択されていれば、偏位ベクトル
として零ベクトルを検出し易くなり、その結果の動きベ
クトルも零ベクトルとなって、静止画像を確実に検出す
ることができる。これにより、その結果の動きベクトル
を用いた内挿処理による画像の品質の低下が防止される
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による動きベクトル検出方法が適用され
た動きベクトル検出装置の一実施例を示す要部のブロッ
ク図である。

【図２】図１の実施例が適用される動きベクトル検出装
置の構成を示すブロック図である。

【図３】図１の実施例による現フィールド信号と前フィ
ールド信号のそれぞれのブロックの関係を示す図であ
る。

【図４】図１の実施例による反復勾配法を説明するため
のベクトル図である。

【符号の説明】

41 動きベクトルメモリ 42 初期偏位ベクトル選択回路 44,45 勾配法演算回路 46,47 加算回路 50 画素勾配値演算部 52 フィールド間差分演算部 54 積算器 56,58 累算部 60 比較値選択部 62 零ベクトル判定部 64 ベクトル演算部

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力した画像信号をそれぞれ所定の画素
   およびラインを含む複数のブロックに分割して、それぞ
   れのブロックの動きの大きさおよび方向を表わす動きベ
   クトルを検出する動きベクトル検出方法において、該方
   法は、 対象ブロックの動きベクトルを求める際の初期値となる
   初期偏位ベクトルを既検出の動きベクトルの中から選択
   する第１の工程と、 該第１の工程にて選択された初期偏位ベクトルを起点と
   して、複数回の勾配法演算を繰り返して真の動きベクト
   ルとの偏位量を表わす偏位ベクトルを順次求める第２の
   工程と、 該第２の工程にて求めた偏位ベクトルを前記第１の工程
   にて選択した初期偏位ベクトルに順次加算して真の動き
   ベクトルを求める第３の工程とを含み、 前記第２の工程は、それぞれ対象ブロックの勾配値が所
   定の比較値以下の場合に偏位ベクトルを零ベクトルとす
   る工程を含み、 該工程は、前記第１の工程にて選択された初期偏位ベク
   トルの値に応じて対象ブロックの勾配値と比較する値を
   変えて比較して、対象ブロックの勾配値が比較値以下の
   場合に偏位ベクトルを零ベクトルとして出力することを
   特徴とする動きベクトル検出方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の動きベクトル検出方法
   において、前記第２の工程は、前記第１の工程にて初期
   偏位ベクトルが零ベクトルとして選択された際に、初期
   偏位ベクトルとして零ベクトル以外のベクトルが選択さ
   れた際の比較値より大となる比較値を設定して、対象ブ
   ロックの勾配値と比較することを特徴とする動きベクト
   ル検出方法。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の動きベ
   クトル検出方法において、前記第２の工程は、 少なくとも１フィールド以上離れた信号間にて対象ブロ
   ックのそれぞれの画素の差分値を求める第４の工程と、 対象フィールド信号のブロックにてそれぞれの画素の勾
   配量をその周辺画素に対する画素値の差の絶対値および
   符号として求める第５の工程と、 前記第４の工程にて求めた差分値と前記第５の工程にて
   求めた勾配量の符号とをそれぞれの画素にて積算する第
   ６の工程と、 該第６の工程の積算結果を対象ブロックの画素数分累算
   する第７の工程と、 前記第５の工程にて求めた勾配量の絶対値を対象ブロッ
   クの画素数分累算する第８の工程と、 該第８の工程の累算結果を選択された初期偏位ベクトル
   に応じた比較値と比較する第９の工程と、 該第９の工程にて、第８の工程の累算結果が比較値より
   大となった場合に前記第６の工程の累算結果と前記第８
   の工程の累算結果とに基づいて偏位ベクトルを演算して
   出力する第10の工程と、 前記第９の工程にて、第８の工程の累算結果が比較値以
   下となった場合に偏位ベクトルを零ベクトルとして出力
   する第11の工程とを含むことを特徴とする動きベクトル
   検出方法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の動きベクトル検出方法
   において、前記第４の工程は、対象ブロックのフィール
   ド信号と、該フィールド信号を前記第１の工程にて選択
   された初期偏位ベクトルにて偏位させた偏位フィールド
   信号との画素毎の差分値を求めることを特徴とする動き
   ベクトル検出方法。
5. 【請求項５】 請求項３に記載の動きベクトル検出方法
   において、前記第10の工程は、前記第６の工程にて求め
   た差分値と勾配の符号との積算結果を累算した値を前記
   第８の工程にて求めた勾配量の絶対値を累算した値にて
   割った結果を偏位ベクトルとして出力することを特徴と
   する動きベクトル検出方法。
6. 【請求項６】 入力した画像信号をそれぞれ所定の画素
   およびラインを含む複数のブロックに分割してそれぞれ
   のブロックの動きの大きさおよび方向を表わす動きベク
   トルを検出する動きベクトル検出装置において、該装置
   は、 既検出ブロックの複数の動きベクトルを順次蓄積する記
   憶手段と、 該記憶手段から読み出した既検出の動きベクトルの中か
   ら初期偏位ベクトルを選択する初期偏位ベクトル選択手
   段と、 該初期偏位ベクトル選択手段にて選択された初期偏位ベ
   クトルを起点にして所定の勾配法演算を行なって偏位ベ
   クトルを求める複数の勾配法演算手段と、 前記初期偏位ベクトル選択手段からの初期偏位ベクトル
   に前記複数の勾配法演算手段にて求めた偏位ベクトルを
   順次加算して、真の動きベクトルを求める複数の加算手
   段とを含み、 前記勾配演算手段は、対象ブロックの勾配値が所定の比
   較値以下であるか否かを判定する判定手段と、該判定手
   段の判定結果が所定の値以下の場合に偏位ベクトルを零
   ベクトルとして出力する演算手段とを含み、 前記判定手段には、前記初期偏位ベクトル選択手段にて
   選択された初期偏位ベクトルの値に応じて判定の際の比
   較値を変化させて設定する比較値設定手段が接続されて
   いることを特徴とする動きベクトル検出装置。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の動きベクトル検出装置
   において、前記比較値設定手段は、前記初期偏位ベクト
   ル選択手段にて選択された初期偏位ベクトルが零ベクト
   ルの場合に、初期偏位ベクトルとして零ベクトル以外の
   ベクトルが選択された際の比較値より大となる比較値を
   前記判定手段に設定することを特徴とする動きベクトル
   検出装置。
8. 【請求項８】 請求項６または請求項７に記載の動きベ
   クトル検出装置において、前記勾配法演算手段は、 少なくとも１フィールド以上離れた信号間にて対象ブロ
   ックのそれぞれの画素の差分値を求める差分値演算手段
   と、 対象フィールド信号のブロックのそれぞれの画素の勾配
   量をその周辺画素との画素値の差の絶対値および符号と
   して求める画素勾配値演算手段と、 前記差分値演算手段にて求めた差分値と前記画素勾配値
   演算手段にて求めた勾配値の符号とをそれぞれの画素毎
   に積算する積算手段と、 該積算手段からの積算結果を対象ブロックの画素数分累
   算する第１の累算手段と、 前記画素勾配値演算手段にて求めた勾配量の絶対値を対
   象ブロックの画素数分累算する第２の累算手段と、 該第２の累算手段からの累算結果を前記初期偏位ベクト
   ルにて選択された初期偏位ベクトルの値に応じた比較値
   と比較して、偏位ベクトルを零ベクトルとするか否かを
   判定する判定手段と、 該判定手段にて、前記第２の累算手段からの累算結果が
   比較値より大となった場合に前記第１の累算手段の累算
   結果と前記第２の累算手段からの累算結果とに基づいて
   偏位ベクトルを演算して出力し、第２の累算手段からの
   累算結果が比較値以下となった場合に偏位ベクトルを零
   ベクトルとして出力するベクトル演算手段とを含むこと
   を特徴とする動きベクトル検出装置。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の動きベクトル検出装置
   において、前記差分値演算手段は、対象ブロックのフィ
   ールド信号と、該フィールド信号を前記初期偏位ベクト
   ル選択手段にて選択された初期偏位ベクトルにて偏位さ
   せた偏位フィールド信号との間の画素毎の差分値を求め
   ることを特徴とする動きベクトル検出装置。
10. 【請求項１０】 請求項８に記載の動きベクトル検出装
    置において、前記ベクトル演算手段は、第１の累算手段
    からの差分値と勾配量の符号の積の累算値を第２の累算
    手段からの勾配量の絶対値の累算値にて割った結果を偏
    位ベクトルとして出力することを特徴とする動きベクト
    ル検出装置。