JPH11168703A - ビデオ用動き予測兼補償フィールドレートアップ変換方法およびこの方法を作動させる装置 - Google Patents

ビデオ用動き予測兼補償フィールドレートアップ変換方法およびこの方法を作動させる装置

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JPH11168703A
JPH11168703A JP10115645A JP11564598A JPH11168703A JP H11168703 A JPH11168703 A JP H11168703A JP 10115645 A JP10115645 A JP 10115645A JP 11564598 A JP11564598 A JP 11564598A JP H11168703 A JPH11168703 A JP H11168703A
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JP10115645A
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Massimo Mancuso
マンクソ マッシオ
Alto Viviana D
ダルト ヴィヴィアナ
Rinaldo Poluzzi
ポルッツィ リナルド
Luca Molinari
モリナリ ルカ
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STMicroelectronics SRL
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STMicroelectronics SRL
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Publication date
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    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
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    • H04N7/01Conversion of standards, e.g. involving analogue television standards or digital television standards processed at pixel level
    • H04N7/0127Conversion of standards, e.g. involving analogue television standards or digital television standards processed at pixel level by changing the field or frame frequency of the incoming video signal, e.g. frame rate converter
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
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    • H04N5/144Movement detection
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 動き予測兼補償フィールドレートアップ変換
方法を提供する。 【解決手段】 像ブロックに予測動きベクトルの各々を
供給して前の像フィールドおよび後の像フィールドに夫
々関連する像ブロックの各対を決め、関連する像ブロッ
クの対の各々に対し、関連する像ブロックの対の関連す
る像素子間の輝度絶対差の和である誤り関数(err[i])
を評価し、予測動きベクトルの各対に対し、等質性の度
合を評価し、予測動きベクトルの各対に対し、その等質
性の度合が高くなればなる程および予測動きベクトルの
対の誤り関数が小さくなればなる程高くなる起動レベル
を有するファジールールを適用し、最良の予測動きベク
トル(P[min])に基づき、像ブロックの予測動きベクト
ルを決めるステップを具える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はビデオ用の動き予測兼補
償フィールドレートアップ変換(FRU )方法、およびか
かる方法を実行する装置、特にいわゆる”ブロック−整
合技術”に基づく方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】100Hz 陰極線管(CRT )に基づく高品位
TV受像機の市場導入には、大面積フリッカーおよびライ
ンフリッカーのようなアーティファクトを除去するため
に、信頼し得るフィールドレートアップ変換(FRU )を
開発することが要求される。
【0003】フィールドレートアップ変換(FRU )の方
法(以下、”標準FRU 方法”と称する)は既知である。
この方法は順次の像フィールドで動く物体の動きの予測
および補償を行う事なく、CRT に表示すべき消失像物体
の補間を行うものである。
【0004】この標準FRU 方法は像の品質を改善する際
におよび大面積フリッカーおよびラインフリッカーのよ
うなアーティファクトを除去する際に満足すべきもので
ある。しかし、FRU を標準方法によって実施する際、表
示された像に新たなアーティファクトが現われ得るよう
になる。特に、像がサブタイトルのような動く物体を含
む場合には、動きジャダが導入されるようになる。実際
上、補間アルゴリズムは物体の動きを検出することはで
きず、これは動く物体が間違った位置に表示される補間
フィールドに導かれるようになる。
【0005】この問題は、元の(即ち、伝送され、受信
された)像フィールドにおける動く物体(白色正方形)
の動く軌跡を直線として示す図1を参照して良好に理解
される。標準FRU 方法によって補間から(即ち、動き予
測および補償を行うことなく)消失フィールドが補充さ
れる場合には、補間フィールドの動く物体(濃灰正方
形)の位置は観察者(点線正方形)によって期待された
ものとはならない。
【0006】斯かるアーティファクトは可視状態にあ
り、これによって迅速に動く物体のぼけ効果が誘導さ
れ、これによって表示された像の品質を著しく低減し得
るようになる。
【0007】斯かるぼけ効果を除去するとともにアーテ
ィファクトを低減するために、像フィールドの動く物体
の動き予測兼補償を行い得るFRU 方法が提案されてい
る。従って、斯かる動きおよび補償によって受信した像
フィールドの動く部分を検出するとともに予測された動
きに従って消失したフィールドを補間する。
【0008】連続像フィールドにおける物体の動きはい
わゆる”動きベクトル”によって表わすことができる。
図2につき動く物体を含む像を考察する。2つの連続受
信像フィールド間で動く物体は、その位置を変化する。
例えば、物体MOは前のフィールド(フィールドT)で
は位置Aにあり、現在のフィールド(フィールドT+
1)では位置Bにある。従って、動きは前のフィールド
から現在のフィールドまでにあり、この動きを動きベク
トルと称されるベクトルABによって表わすことができ
る。
【0009】この動きベクトルABは物体MOの前のフ
ィールドの位置Aから現在のフィールドの位置Bまでの
動きを表わす。即ち、前の位置Aから出発し、物体MO
に動きベクトルABを与えると、この物体MOは現在の
フィールドの位置Bに平行移動する。補間する必要のあ
る消失フィールド(フィールドT+1/2)における物
体MOの位置Iは、動く物体MOの各位置AおよびBを
考慮して、前のフィールドと現在のフィールドとの補間
を行うことによって計算することができる。物体MOが前
のフィールドと現在のフィールドとの間で位置を変化し
ない場合には、(即ち、AおよびBが同一である場合に
は)、消失フィールドの位置IはAを動きベクトル|A
B|/2で並進させることによって得ることができる。
斯様にしてぼけ効果を防止することができるとともに消
失フィールドを正しい位置にある動く物体で補間するこ
とができる。
【0010】理論的には、1フィールドの各画素に対し
て関連する動きベクトルを計算することができる。しか
し、この場合には計算の回数が著しく増大し、記憶素子
を必要とする。実際には、像の物体の寸法が常時画素の
寸法よりも大きいものとすると、この像フィールドは像
ブロックIB(図3)に分割し、各ブロックに対する動
きベクトルを計算する。画素によるブロックの寸法は一
般に経験的に選定する。1フィールドにおける1ブロッ
クの位置はこのフィールドにおけるこのブロックの最初
の画素(上部左側)の座標によって識別する。
【0011】通常行われる他の仮定は各ブロックの動き
がかたく、並進的となることである。 一般に、この方
法によれば2の連続像フィールド間の動きベクトルを検
出するとともにブロックの新たな位置に従って消失フィ
ールドを補間することができる。
【0012】図4に示すように、マトリックスMV(動
きベクトル)は像フィールドのブロックのパターンに関
連する。このマトリックスMVはパターンの各ブロック
の動きベクトルを含む。アルゴリズムの実現を簡単化す
るために、マトリックスMVの動きベクトルは消失フィ
ールドのブロックの動きベクトルに相当する。前以て決
められた位置x,y (ここにxおよびyはブロックの上部
左側の座標)を有する消失フィールドの各ブロックK(x,
y)に対して、これらは動きベクトルに相当する。消失フ
ィールドのブロックの位置は前のフィールドの関連ブロ
ックB1の位置と現在のフィールドの関連ブロックB2
の位置との間の中間にあり、これらブロックB1および
B2はマトリックスMVの動きベクトルによって関連付
けられる。
【0013】マトリックスの動きベクトルの位置および
この動きベクトルの値によってマトリックスMVを走査
することにより、前のフィールドおよび現在のフィール
ドにおける動きを適用する必要のあるこれらブロックB
1およびB2の位置を容易に得ることができる。
【0014】補間すべき消失フィールドの総称ブロック
K(x,y)(ここに(x,y) はブロックKの位置を確認する座
標)を考慮するに、マトリックスMVの対応ベクトルは
ベクトルV(dx,dy) であり、前のおよび現在のフィール
ドの対応ブロックB1, B2は次に示す位置にある。
前のフィールド:B1(x-dx;y-dy); 現在のフィールド:B2(x-dx;y+dy) (1)
【0015】これがため、動きベクトルのマトリックス
MVが一旦確立されると、連続像フィールド間の各ブロ
ックの動きが決まり、消失フィールドを正しい位置のブ
ロックで補間することができる。
【0016】動きベクトルのマトリックスMVを確立す
るために、像ブロックを上部左側の画素から出発して底
部右側の画素に向かって下方に走査する。いわゆる”ブ
ロック−整合”技術に従って、各像ブロックに対して
は、ある隣接ブロックをその各動きベクトルと相俟って
考察し;像ブロックの走査シーケンスにおける試験のも
とでブロックに先行するこれら隣接ブロックに対して
は、既に計算された動きベクトルを用い;走査シーケン
スの考察のもとでブロックを後続するこれら隣接ブロッ
クに対しては、前に計算され且つ蓄積されたマトリック
スMVの動きベクトルを使用する。上記考察のもとで、
ブロックに関連する動きベクトルを隣接ブロックの動き
ベクトルに基づき計算する。
【0017】斯かる方法は巡回アルゴリズムを含み、こ
の方法の性能、従って表示された像の結果は隣接ブロッ
クの選択に依存するとともにブロックの動きベクトルが
隣接ブロックの動きベクトルから出発して計算される方
法に依存する。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上述し
た点に関連する鑑みなされたもので、動き予測兼補償フ
ィールドレートアップ変換方法を提供せんとするにあ
る。
【0019】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は、ビデオ用動き予測兼補償フィールドレ
ートアップ変換するに当たり、次のステップ: a)補間すべき像フィールドを各々がその像素子の各組
より成る複数の像ブロックに分割し、 b)前記複数の像ブロックの少なくともサブ−複数の各
像ブロックに対して隣接像ブロックの群を考慮し、 c)前記隣接像ブロックの群に関連する予測動きベクト
ルに基づき、その間に補間すべき像フィールドを具える
前の像フィールドから後の像フィールドまでの像ブロッ
クの動きを記述する像ブロックに対する予測動きベクト
ルを決め、 d)前記予測動きベクトルによって関連する前記前の像
フィールドおよび後の像フィールドに2つの関連する像
素子を補間することにより像ブロックの各像素子を決め
るようにしたビデオ用動き予測兼補償フィールドレート
アップ変換方法において、前記ステップc)は: c1)前記像ブロックに前記予測動きベクトルの各々を
供給して前記前の像フィールドおよび後の像フィールド
に夫々関連する像ブロックの各対を決め、 c2)前記関連する像ブロックの前記対の各々に対し、
前記関連する像ブロックの前記対の関連する像素子間の
輝度絶対差の和(SAD )である誤り関数を評価し、 c3)前記予測動きベクトルの各対に対し、等質性の度
合を評価し、 c4)前記予測動きベクトルの各対に対し、その等質性
の度合が高くなればなる程および前記予測動きベクトル
の対の前記誤り関数が小さくなればなる程高くなる起動
レベルを有するファジールールを適用し、 c5)最高の起動レベルを有するファジールールを決め
るとともに小さな誤り関数を有する最適ファジールール
に関連する対の最良の予測動きベクトルを決め、 c6)前記最良の予測動きベクトルに基づき、像ブロッ
クの前記予測動きベクトルを決めるステップを具えるよ
うにしたことを特徴とする。
【0020】また、本発明は、前のおよび後の像フィー
ルドの探索区域を作成する前のおよび後の像フィールド
の像素子を蓄積する像素子蓄積手段と;この蓄積手段の
選択された像素子をアドレス指定するアドレス指定手段
と;この予測動きベクトルを蓄積する動きベクトル蓄積
手段と;前記蓄積手段によって供給され、予測動きベク
トルに関連する誤り関数を評価する第1計算手段と;こ
の第1計算手段および前記動きベクトル蓄積手段により
供給され、前記ファジールールを予測動きベクトルの各
対および前記関連する誤り関数の値に適用することによ
り最良の予測動きベクトルを決めるファジー計算ユニッ
トと;前記蓄積手段により供給され、前記予測動きベク
トルにより関連する前記前のおよび後の像フィールドに
2つの関連する像素子を補間することによって像ブロッ
クの各像素子を決めルール補間手段とを具えることを特
徴とする。
【0021】
【実施例】図3につき説明したように、実行すべき計算
を妥当な数に保持するために、各像フィールドを等しい
大きさの像ブロックIBに分割する。前述したように、
各ブロックIBの大きさは実験により決める;即ち、好
適な大きさは(奇数ラインおよび偶数ラインの双方を含
む)像フレームの8×8画素、即ち、(奇数ラインおよ
び偶数ラインの双方を含む)像フィールドの4×8画素
とする必要がある。斯かる大きさとすることにより、像
フィールド当たりのブロックの数は (288/4)×(720/8)=72×90ブロック とする。ここに、288は標準インターレース走査にお
けるラインの数、720は1フィールドの行の数とす
る。
【0022】好適には、計算および必要なメモリの数を
さらに減少させるために、像フィールドの全部のブロッ
クに対する動きベクトルを評価する代わりに、図5に示
す2つのいわゆる”5の目型サブ−サンプリングパター
ン”Q1, Q2の一方あるいは他方に属するブロックの
みを考慮する。フィールドを2つの5の目型パターンに
分割することにより計算速度もほぼ1/2とすることが
できる。しかし、これは制限特徴とする見なされないこ
と明らかである。その理由はフィールドのブロックの全
部を考慮することができるからである。
【0023】図6に示すように、選択された5の目型パ
ターンの各ジェネリックブロックK(x,y)に対しては、4
つの隣接ブロックNB[0]-NB[3] をその関連する動きベク
トルP[0]-P[3](”予測動きベクトル”) と相俟って考慮
する。経験的には、最良の選択が2つの対角線方向の最
も近いブロックを含むことは確証されている;この選択
も像フィールドのブロックの5の目型サブ−サンプリン
グと相俟って両立可能とする。像ブロック走査シーケン
スのブロックK(x,y)の前の2のブロックNB[0],NB[1] に
対しては、動きベクトルの値P[0]およびP[1]は既に計算
された、且つ、現在の動きベクトルマトリックスで得る
ことができるが、ブロックK(x,y)の後のブロックNB[2],
NB[3] に対しては、動きベクトルP[2]およびP[3]の値は
以前に計算され且つ蓄積された前の動きベクトルマトリ
ックスから抽出する。
【0024】次いで、4つの動きベクトルP[0]-P[3] は
各々はブロックK(x,y)に供給する。斯様にして、各動き
ベクトルP[0]-P[3] に対しては、現在のフィールドおよ
び前のフィールドの夫々2つの対応ブロックを上記式
(1)に従って決めるようにする。従って、4対のブロ
ックが決まる。
【0025】動きベクトルP[i](i ∈[0;3] )の1つが
試験によりブロックK(x,y)に対する最良の方向であるこ
とを決めるために、前のフィールドおよび後のフィール
ドで得られた関連するブロックの各対に対して、誤り関
数err[i]を計算する。この誤り関数err[i]は、次式で示
すように、前のフィールドおよび後のフィールドの2つ
の関連するブロック間で、画素対画素で、輝度絶対差の
和(SAD)である。
【数1】 ここに、X,Yは前のフィールドで見いだしたブロック
の上部−左側画素の座標;lum(x,y,t)は現在のフィール
ド(t の代わりにt-1 の場合には前のフィールド)の位
置(x,y) における画素の輝度;P[i]は座標(dx,dy) の動
きベクトルである。
【0026】斯様にして、各予測動きベクトルP[i]に対
して4 つの誤り値err[i]が得られる。 座標軸x,y に沿
うジェネリック予測動きベクトルP[i]のコンポーネント
を夫々P[i]x および P[i]yと称する。
【0027】各像フィールドは像フレーム(インターレ
ース伝送方式)の奇数ラインまたは偶数ラインのいづれ
かを含み、前のフィールドおよび現在のフィールドの関
連するブロックはすべての像ラインを含まない:例え
ば、前のフィールドが奇数フィールドであるが、現在の
フィールドが偶数フィールドである場合には、前のフィ
ールドのブロックは奇数ラインのみを含み、現在のフィ
ールドの関連するブロックは偶数ラインのみを含む。動
きベクトルの任意の値に対して誤り関数err[i]を計算す
るためには、前のフィールドおよび現在のフィールドの
関連するブロックに奇数ラインおよび偶数ラインの双方
を含ませるようにする必要がある。
【0028】アルゴリズムによって、各ブロックの第1
ラインのパリティに依存する誤り関数err[i]の計算に必
要なブロックの消失ラインを補間する。動きベクトルの
y 成分が常時偶数であるものとすると、前のフィールド
の1部の第1 画素および現在のフィールドの関連するブ
ロックの第1 画素は同一のラインパリティを有する像ラ
インに属するようになる。
【0029】一方の場合のみが示され、他方の場合が明
らかに対照となる図7を参照し、各像ブロックにおい
て、2つのラインに1つのラインを補間する必要があ
る。補間を行うためには、メディアンフィルタを用いる
のが有利であり、従って、ブロックの消失ラインに属す
る画素は次式で与えられる。 Px3 = MED(Px1,Px2,Px4)
【0030】補間すべき画素をブロックの第1ラインま
たは最終ラインに置く場合には、図7の画素Px6 と同様
に、直前の画素を用いて(これが可能であれば、ライン
の繰返しを用いることができる)この補間を管理するこ
とができ、その結果を次式で表わすことができる。 Px
6 = MED(Px4,Px5,Px1)
【0031】この補間は動きベクトルに依存すること明
らかであり、実際上、前のフィールドのブロックの消失
画素Px3 の値を動きベクトルP[i]の適用で得られた現在
のフィールドの関連するブロックの得られる画素Px4 の
値を用いて補間する。斯様にして、補間の品質を大きく
改善する。
【0032】各予測動きベクトルP[i]に対して、前のフ
ィールドおよび現在のフィールドの2つの関連するブロ
ックが決まり、2つの関連するブロックの各々の消失ラ
インが補間され、従って、関連する誤り関数err[i]が評
価される。
【0033】4つの予測動きベクトルP[i]の1つが前の
フィールドおよび現在のフィールド間でブロックK(x,y)
の動きに最良に適合することを確認するために、誤り関
数err[i]の値と、異なる予測動きベクトルP[i]およびP
[j](i,j∈[0;3] およびi ≠j)の各対間の“等質性の度
合”との双方を解析する。この目的にために、本発明に
よれば、予測動きベクトルP[i],P[j] の各対に次に示す
ようなファジールールを適用してファジー計算を行
う。”ベクトルP[i],P[j] が等質性であって、誤りerr
[i]が小さく、誤りerr[j]が小さい場合には、この関数
は高くなる。”予測動きベクトルの6つの異なる対が存
在する場合には、6つのファジールールの全部を評価す
る必要がある。
【0034】2つの異なる予測動きベクトル間の等質性
の度合をテストするために、次式で示される等質性の値
H(i,j) をまず最初計算する。 H(i,j) = |P[i]x - P[j]x | + |P[i]y - P[j]y |
【0035】図8に示されるようなメンバーシップ関数
を等質性の値H(i,j) に適用してファジー変数h(i,j)
を得、その値によってファジー集合”等質性”に対する
等質性H(i,j) の値のメンバーシップの度合を示す。図
8において、H1は7乃至14間の好適な値とすること
ができる。
【0036】同様に、図9に示されるようなメンバーシ
ップ関数を誤り関数err[i]の値に適用してファジー変数
e(i) を得、その値はファジー集合”スモール”に対す
る誤り関数err[i]の値のメンバーシップの度合を示す。
図9において、err1は40乃至70間の好適な値とし、err2
は180 乃至200 間の好適な値とする。
【0037】6つのファジールールの各々によって次に
示す値(ファジールールの起動レベル)r[k](k∈[0;5])
を得る。 r[k] = min(h(i,j),e(i),e(j)) さらに、他の(7番目)ファジールールを評価する。”
全部のerr[i]値が高く、P[0]およびP[1]が高い場合に
は、この関数は高くなる。”
【0038】まず最初、次の値を計算する。 UP(x) = |P[0]x + P[1]x |; UP(y) = |P[0]y + P[1]
y |
【0039】次いで、図10に示されるようなメンバー
シップ関数をUP(x) およびUP(y) の値に適用して第1フ
ァジー集合”ハイ”に対する値UP(x) およびUP(y) のメ
ンバーシップの度合を示す2のファジー変数up(x) およ
びup(y) を得る。図10において、UP1 はは4乃至9間
の好適な値とし、UP2 は12乃至20間の好適な値とする。
【0040】最後に、図11に示されるようなメンバー
シップ関数を誤り関数err[i]の値に適用してファジー変
数e′(i) を得、その値は第2ファジー集合”ハイ”に
対する誤り関数err[i]の値のメンバーシップの度合を示
す。図11において、err3は280 乃至320 間の好適な値
とし、err4は380 乃至420 間の好適な値とする。
【0041】第7ファジールールの値(起動レベル)r
[6]は次式により得ることができる。 r[6] = min{e ′(0),e ′(1),e ′(2),e ′(3),up(x),
up(y) }
【0042】値r[k](k∈[0;5])およびr[6]の意味につい
て以下に述べる。各k ∈[0;5] に対しては、予測動きベ
クトルP[i],P[j] の対に関連する誤り関数err[i],err
[j] の対の値が小さければ小さい程、および2つの連続
動きベクトルP[i],P[j] 間の差が小さければ小さい程、
起動レベルの値r[k]が高くなる。換言すれば、関連する
ファジールールの起動レベルr[k]は、前のフィールドお
よび現在のフィールドにおける関連するブロックの画素
の絶対輝度差の和(SAD)に依存し、しかも、動きベ
クトルの等質性の度合にも依存する。
【0043】値r[6]に関しては、4つの予測動きベクト
ルに関する4つの誤り関数err[i]の値が高ければ高い
程、および予測動きベクトルP[0]およびP[1]が大きけれ
ば大きい程、値r[6]が高くなる。第7ファジールールは
状況が不確定となればなる程高くなる、即ち、動きが大
きい(P[0]およびP[1]が高い)起動レベルr[6]を有する
が、4つの予測動きベクトルの何れもブロックK(x,y)へ
の適用時誤り関数によって良好な結果が得られない。
【0044】関数r[k](k∈[0;5])が最高の値を有する予
測動きベクトルP[i]およびP[j]の対、(即ち、関連する
ファジールールが最初の6ファジールール間で最高の起
動レベルを有する動きベクトルの対)を選定する。この
際r[opt]は値r[0]-r[5] 間の最高の値を示す。このファ
ジールールに関する2つの予測ベクトルP[i]およびP[j]
のうち、関連する誤り関数err[i],err[j] の値が最小と
なる予測ベクトルをP[min]と称する。
【0045】次いで、候補動きベクトルCを次のアルゴ
リズムに従って計算する。r[opt]+r[6]≧Rthとする場
合(ここにRthは予測起動レベル閾値である)には、候
補動きベクトルCは次式で示す成分を有する。
【数2】
【0046】ベクトルCの成分Cxおおよびy は夫々最初
の6つのファジールール(r[opt])の最も起動している
ファジールールの、および7番目のファジールール(r
[6])の各起動レベルに依存する重み付きファクタだけ
乗算されたP[min]x およびP[min]y に等しい。最良の動
きベクトルの選定に関して不確定の状況のもとでは、ベ
クトル0が好適である。これらの重み付き成分のため、
ベクトルCの値は種々のベクトルの特性に依存する。こ
れは成分が、予測動きベクトルの等質性と、4つの予測
動きベクトルによって得られる関連するブロックの対間
の誤りとの双方に依存することを意味する。
【0047】或は又、r[opt]+r[6]<Rthの場合には、
即ち、ファジールールが何れも充分に起動されない場合
には、候補ベクトルCを、誤り関数err[i]が最小となる
予測動きベクトルP[i]に等しくする。これは、誤りerr
[i]が大きすぎ、従って、ベクトルが等質性とならない
場合に最小誤り関数値を有する予測動きベクトルがブロ
ックK(x,y)の候補動きベクトルとして直接選択されるこ
とを意味する。その理由はその成分の重みが信頼し得な
いからである。
【0048】予測起動レベル閾値Rthの好適な値は実験
上に0.1 に決めることができる。斯くして計算されたベ
クトルCは実験によりブロックK(x,y)の候補動きベクト
ルである。このベクトルはブロックK(x,y)に関連する位
置で動きベクトルマトリックスMVに蓄積することがで
きる。
【0049】しかし、ブロックK(x,y)の動きの予測を改
善するために、小さな摂動(”更新”)を候補動きベク
トルCに適用して更新動きベクトルを得る;各更新動き
ベクトルは前のフィールドおよび現在のフィールドの2
の関連ブロックを区別する;更新動きベクトルに関連す
る誤り関数は予測動きベクトルP[i]につき説明した所と
同様に計算することができる。
【0050】候補動きベクトルCに適用された更新は次
の通りである。まず最初、4つの更新の次に示す集合を
ベクトルCの成分CxおよびCyに常時適用する。
【数3】
【0051】従って、4つの更新ベクトルVu[1]-Vu[4]
が得られるとともにこれらベクトルの各々に対して予測
動きベクトルP[i]につき説明した所と同様に評価する。
次いで、実験によりブロックK(x,y)に依存して、4つの
更新の次に示す集合をベクトルの一方あるいは他方を候
補動きベクトルCに交互に適用する。
【数4】
【0052】再び、4つの更新ベクトルVu[5]-Vu[8] が
得られるとともに各ベクトルの各々に対して関連する誤
り関数err が評価される。図面から明らかなように、各
更新によってベクトルCの成分CxおよびCyのひとつのみ
を更新する。斯様にして、各ブロックに対して、各々が
各更新ベクトルVu[1]-Vu[8] に相当する8つの新たな誤
り関数値が得られるようにする。次いで、値が更新の値
に依存するペナルティー値を更新ベクトルの誤り関数の
値に加算する。
【0053】この目的のために、ベクトルCの成分Cxお
よびCyを試験する。更新を大きな値のベクトルCの成分
に加える場合には、この更新ベクトルに関連する誤り関
数値に第1ペナルティー値PEN1を加算する。更新を小さ
な値のベクトルCの成分に加える場合には、この更新ベ
クトルに関連する誤り関数値に第2ペナルティー値PEN2
を加算し、この際PEN2>PEN1とする。PEN1およびPEN2に
対する好適な値が夫々76および228 であることを実験に
より確かめた。斯様にして、ベクトルCの方向から一層
異なる方向を有する更新ベクトルは行うべき選択に幾分
不利となる。
【0054】各ペナルティー値を加えた更新ベクトルの
誤り関数は8つの動きベクトルに関連する1組で8個の
誤り関数を構成する。最小の誤り関数値を提供する更新
された動きベクトルは上述した考察の元でブロックK(x,
y)の動きベクトルとして選択する。再び、この動きベク
トルに対しては、上記式(1)に従って決められた前の
フィールドの1つのブロック及び現在のフィールドの1
つのブロックが関連する。
【0055】上述した所では、ジェネリック像ブロック
の動きベクトルを予測する手段が記載されている。補間
すべき消失像フィールドの像ブロックすべてがこの計算
に委ねられている場合には、動きベクトルマトリックス
MVが確立される。しかし、前述したように、計算の回数
を減少するに好適な手段は1フィールドの像ブロックの
サブセット(副集合)のみ、即ち、図5に示される2つ
の5の目型パターンQ1,Q2 の一方または他方のいづれか
に属するこれらブロックのみの動きベクトルを予測する
ことにあり、像ブロックの1/2のみの動きベクトルを
前述したアルゴリズムに従って実際に予測する。残りの
像ブロックの動きベクトルは補間する必要がある。この
補間に対してはメディアンフィルタを用いる。
【0056】動きベクトルマトリックスMVの一部分を
表わす図12において、白色正方形は前述したアルゴリ
ズムによって計算された動きベクトルを示すが、陰影付
きブロックは補間すべき動きベクトルを表わす。動きベ
クトルWを補間する必要がある場合には、前述したアル
ゴリズムによって予測された4つのもっとも近い動きベ
クトルV1-V4 を考察する。ベクトルWの成分WxおよびWy
は次に示すように補間する。
【数5】
【0057】斯様にして、動きベクトルマトリックスM
Vを完成させることができる。各像ブロックに対して
は、前述したアルゴリズムによって予測された、または
補間されたマトリックスに関連する動きベクトルを設け
る。動きベクトルマトリックスを用いて後述するアルゴ
リズムに従って像ブロックの動きを考慮して消失像フィ
ールドを補間することができる。
【0058】しかし、動きベクトルフィールドの同一性
を最大とするために、動きベクトルフィールドの続く"
エロージョン" 処理(即ち、マトリックスMVのすべて
の動きベクトル)を消失フィールドの実際の補間前に実
施する。動きベクトルマトリックスの内側においては図
13に示すものと同様のベクトルのパターンを考察す
る。
【0059】かかるパターンの中心のベクトルEを考察
するに、関連する像ブロックは4つの等しいサブ−ブロ
ック(図14)に分割する;このブロックの各サブ−ブ
ロックに対しては、各動きベクトル{E-1,+1 …, E
+1,-1 }はベクトルEおよび最も近い隣接ベクトル{V
a,Vb,Vc,Vd }により達成されたメディアンフィルタ処
理に従って決め、最良の整合ベクトルをできるだけ有す
るようにする。斯様にして、4倍以上の素子を有する新
たな(" エローデッド" )ベクトルマトリックスが得ら
れる。4つのサブ−ベクトル{E-1,+1 …, E+1,-1
は次表に示すように決める。
【表1】
【0060】蓄積された4倍以上の素子を有する新たな
動きベクトルは画像の動きに良好に適合する動きベクト
ルを含む。
【0061】消失フィールドの種々の異なるブロックマ
トリックスの動きベクトルを適合させることにより、前
のフィールドおよび現在のフィールドの関連するブロッ
クを決めることができる。現在のフィールドの各画素に
対し、現在のフィールドの画素を前のフィールドの関連
する画素に結合する動きベクトルを対応させる。
【0062】前述したように、前のフィールドおよび現
在のフィールドは1つの像フレームのラインの1/2の
みを含む;例えば、前のフィールドは奇数ラインを含
み、現在のフィールドは偶数ラインを含む。各フィール
ドの消失ラインは動きベクトルに基づき、誤り関数の評
価を行う際にブロックの消失画素を補間する端面に用い
た所と同様に補間することができる。これがため、2つ
のフィールド像フレームのラインの総てを含む進行フィ
ールドに変換される。
【0063】消失フィールドの画素を補間するために
は、次の手続処理を用いる。図15によれば、補間すべ
き消失フィールド(図のフィールドT+1/2)の各画
素に動きベクトルを割当てて画素PXiが属する像ブロ
ック(一層精密には、サブ−ブロック)をチェックす
る。この動きベクトルによってそれぞれPXaおよびP
Xbとして示される前のフィールドおよび現在のフィー
ルドに属する2つの関連する画素を特定する。
【0064】画素PXiの値は画素PXaおよびPXb
の平均値に基づき決めることができる。即ち、 PXi
=(PXa+PXb)/2
【0065】次の補間法に従う場合には、良好な結果を
得ることができる。図15において、画素PXiの位置
と零交差する動きベクトルによって前のフィールドおよ
び現在のフィールドできる特定できる画素はPXa0 P
Xb0 である。画素PXiの値は次のメディアンフィル
タ処理を行うことによって決まる。
【数6】
【0066】フィールドを受信する順序、元のフィール
ドおよび補間されたフィールドを出力する方法について
考察する。フィールド−レートアップ変換(FRU)に
よって元のフィールド−レートよりも2倍多いフィール
ドを出力する。順序は次の通りである。 入力フィールドシーケンス: O0,E0,O0,... 出力フィールドシーケンス: O0,EiO0, OiE0, E
E0, O1,... ここに: O0 : 奇数像ラインを含む元の奇数フィールド E0 : 偶数像ラインを含む元の偶数フィールド OiE0: E0 の際に元の偶数フィールドの奇数補間ラ
インを含む補間偶数フィールド EiO0: O0 およびE0 間の偶数補間ラインを含む補
間偶数フィールド EiE0: E0 およびO0 間の偶数補間ラインを含む補
間偶数フィールド
【0067】元の奇数フィールドは何ら変化することな
く出力される。フィールドEio0およびEiE0は夫々フ
ィールドO0 およびE0 ,並びにE0 およびO1 間の物
体の動きを考慮して、前述したアルゴリズムに従って補
間する。
【0068】フィールドOiE0を補間するために、フィ
ールドO0 およびE0 間の動きを予測するために計算さ
れた動きベクトルフィールドは既に得られているため、
フィールドE0 で消失された奇数ラインの画素PXは画
素PX1,PX2およびPX3間の3点メディアンフィ
ルタ処理によって計算する。ここにPX1およびPX2
は消失画素PXを囲む現在のフィルタE0 の有効な画素
であり、PX3は画素PXに関連する動きベクトルによ
って位置決めされた前のフィールドO0 の画素である
(図16)。
【0069】上述した所までは、2つの隣接フィールド
間の物体の動きが存在するものとした。これは像フィー
ルドシーケンスがテレビジョンカメラから発生する際の
ケースである(カメラモード)。
【0070】しかし、像フィールドシーケンスがムービ
ーから発生する場合には、2つの隣接フィールド間の動
きは1対の像フレームにつき1回のみ発生する。これは
ムービー材を転送する際に付随する特定の処理に起因す
る。代表的には、1ムービーは1秒当たり24画像を含
む。テレビジョン放送では、24画像/秒を25像/秒
に変換する。インターレース走査では、各像フレームは
2インターレース像フィールドを含む。従って、各ムー
ビー画像は2像フィールドに変換される。2つのフィー
ルドが同一のムービー画像から発生する場合には、2つ
のフィールド間には動き発生存在しない。動きは異なる
ムービー画像から発生するフィールド間にのみ存在し、
即ち、1対の像フレームにつき1回存在する。
【0071】前述した補間アルゴリズムが巡回するた
め、且つ、連続フィールド間に動きが存在しない際に、
動きベクトルマトリックスが零ベクトルのみを含み、
(次のムービー画像に属する)次のフィールドで動きを
予測する必要がある場合には問題が生じる。その理由は
予め動き予測された2つのフィールドの情報が欠けてい
るからである。これがため、伝送された材料の型に従っ
て消失フィールドの補間を行う必要がある。
【0072】適当な動きベクトル予測特性および補間フ
ィールドの適当なシーケンスを選択するために、フィル
ムモードの検出器が必要となる。提案された解決策は各
ベクトルマトリックスの動きベクトルを累積(即ち、加
算)し、且つ2つの隣接フィールド間の累積値を比較す
ることである。ApおよびAcが夫々前のフィールドお
よび現在のフィールドに関連する累積動きベクトルであ
るものとすると、ApおよびAc間の比(Ac/Ap)
がほぼ1に等しいか、または2つの隣接フレームを考慮
する際同一の傾向(常時増大または常時減少)にあるか
と云う常規カメラモードが得られる。
【0073】レジスタRを用いて上記比Ac/Apに関
連する適宜の値を記憶する。即ち、 R=0であれば、1−Th≦|Ac/Ap|≦1+Th R=1であれば、|Ac/Ap|>1+Th R=2であれば、|Ac/Ap|<1−Th ここにThは適宜の閾値である。
【0074】カメラモードおよびフイルムモード間を識
別するために、下記のルールを用いる。 1) [1-Th ≦|Ac/Ap |≦1+Th] 及び[R=0]とすると、
カメラモード 2) [|Ac/Ap |<1-Th]及び[R=1]並びに〔現在のフィ
ールドパリティ偶数とすると、フィルムモード(フェー
ズ0) 3) [|Ac/Ap |>1+Th]及び[R=2]並びに〔現在のフィ
ールドパリティ=奇数すると、フィルムモード(フェー
ズ0) 4) [|Ac/Ap |>1+Th]及び[R=2]並びに〔現在のフィ
ールドパリティ=偶数とすると、フィルムモード(フェ
ーズ1) 5) [|Ac/Ap |<1-Th]及び[R=1]並びに〔現在のフィ
ールドパリティ=奇数とすると、フィルムモード(フェ
ーズ1) 6) さらにカメラモード
【0075】現在のフィールドパリティは考慮する必要
がある。その理由は2つのムービー画像間の変化が次の
奇数フィールドおよび前の偶数フィールド間か、次の偶
数フィールドおよび前の奇数フィールド間かに発生し得
るようになる、即ち、2つの異なるフイルムフェーズ
(フェーズモード(フェーズ0)およびフイルムモード
(フェーズ1))が存在する。カメラモードが検出され
ると、前述した補間アルゴリズムを実行する。異なるフ
イルムモードを検出すると、この方法によって(動きが
像フレームの偶数フィールドおよび次のフレームの偶数
フィールド間に存在するものとすると)下記のフィール
ドシーケンスを出力する。 入力フィールドシーケンス: O0,E0,O0,... 出力フィールドシーケンス: O0,E0,OiE0, E
E0, O1,... ここに: O0 :元の奇数フィールド(奇数像ライン) E0 :元の偶数フィールド(偶数像ライン、O0 に対し
動きなし) O1 :元の奇数フィールド(奇数像ライン次の像フレー
ム、E0 に対し動き) OiE0:補間奇数フィールド(奇数像ライン、E0 およ
びO1 間の動き補償) EiE0:補間偶数フィールド(偶数像ライン、E0 およ
びO1 間の動き補償)
【0076】前述した動き予測兼補償FRUを実現する
装置のブロックダイアグラムを図17に示す。図におい
て、PFおよびCFは前の像フィールドおよび現在の像
フィールドの画素の流れを、各フィールドメモリ(図示
せず)に受信し、蓄積するものとして夫々示す。PFお
よびCFは、ブロック整合技術に従って、前の像フィー
ルドおよび現在の像フィールドの部分(”探索区域”)
を形成するに好適なバッファユニットBUF1およびB
UF2に供給する。
【0077】ブロックBUF1およびBUF2に蓄積さ
れた画素をアドレス指定するアドレスを発生するアドレ
ス発生器ブロックADDGENにより決まるバッファユ
ニットBUF1およびBUF2の出力PFB,CFBに
よってバッファユニットBUF1およびBUF2ブロッ
クSAD1を供給し、これによって各ジェネリックブロ
ックK(x,y)に対して4つの隣接ブロックNB[i] の4つ
の初期選択予測動きベクトルP[i]に関する4つの誤り関
数err[i](i∈[0;3] )の評価を行う:また、出力PF
B,CFBによってブロックCBUILDによって計算
された8つの更新ベクトルVu[1]-Vu[8] の集合に関連す
る8つの誤り関数(err[i])の評価を行う。
【0078】前述したアルゴリズムの特定の時宜を得た
巡回アプローチのため、蓄積ユニットVMEMは双方共
前のベクトルマトリックスおよび現在のベクトルマトリ
ックスに属する既に予測された動きベクトルを蓄積する
必要がある。
【0079】ブロックFUZZYの出力(即ち、候補動
きベクトルC)によってブロックCBUILDを供給
し、これにより更新の前述した集合を候補動きベクトル
Cの成分に供給して8つの更新動きベクトルVu[1]-Vu
[8] を決めるようにする。
【0080】ブロックADDGENによって選択された
動きベクトルにより位置決めされた適宜の像ブロックを
決め、このブロックADDGENをブロックVPROC
の出力およびブロックCBUILDの出力によって供給
する。ブロックSAD2により評価された8つの更新動
きベクトルVu[1]-Vu[8] に関連する誤り関数の値をブロ
ックCSELに供給し、これにより前述したアルゴリズ
ムに従って、8つの更新ベクトルVu[1]-Vu[8] の間で、
現在の像ブロックK(x,y)に関連すべき(関連する誤り関
数を有する)動きベクトルを、予測動きベクトルとして
選択する。次いで、このベクトルをベクトル蓄積ユニッ
トVMEMに蓄積する。ブロックVPROCはファジー
計算を行わない選択5の目型パターンに属さない像ブロ
ックに対する動きベクトルを評価(補間)するために設
ける。
【0081】また、ブロックCSELによってブロック
FMDETを供給し、これにより前述したアルゴリズム
に従ってカメラモードおよびフィルムモード間を識別し
得るようにする。また、制御ユニットCNTをも設け、
これによりブロックFMDETにより行われた評価の結
果に応答してブロックVMEMおよびVPROCを制御
する。制御ユニットCNTはブロックVMEMおよびV
PROCに夫々供給される2つの制御信号ENおよびE
NWを発生する。信号ENは、ブロックVPROCが選
択5の目型パターンに属さない動きベクトルを補間する
必要がある際に起動され、動き予測フェーズ中起動され
ない。即ち、信号NEWは起動されてブロックCSEL
の出力側の動きベクトルをブロックVMEMに蓄積す
る。
【0082】この目的のため、BUF1およびBUF2
の出力PFBおよびCFBによって供給される補間ブロ
ックINTを予測動きベクトルに従って消失フィールド
の画素を補間してブロックVPROCの出力側の予測動
きベクトルをブロックADDGENに供給して予測動き
ベクトルによって関連される前のフィールドおよび現在
のフィールドの関連する画素のアドレスを決める。補間
ブロックINTによって前述したメディアンフィルタ処
理に従って消失画素の補間を行う。
【0083】本発明装置の主ブロックのアーキテクチュ
アを以下に説明する。ブロックBUF1およびBUF2
は図18に示すものと同一の構成を有する。これら2つ
のブロックの目的は、前のフィールドおよび現在のフィ
ールドの双方に探索区域を実現するために、前のフィー
ルドおよび現在のフィールドの像画素の位置部分を蓄積
するにある。探索区域の大きさは整合を計算する間のブ
ロックのものよりも大きく、且つその大きさによって予
測し得る最大動きベクトルが大きくなる手段を決める。
【0084】基本的には、各ブロックをBUF1および
BUF2を探索区域の像ラインを蓄積する複数のライン
メモリLMおよび遅延装置PDによって構成する。
【0085】メモリLMの数は予測し得る動きベクトル
の最大垂直成分に影響を与え、画素遅延装置PDの数は
動きベクトルの最大水平成分に影響を与える。
【0086】図19はブロックSAD1を構成する4つ
の同一のユニットのうちの1つを示す。各動きベクトル
を評価すべき各ジェネリックブロックK(x,y)に対して、
ブロックSAD1によって4つの予測動きベクトルP[i]
に関する4つの誤り関数err[i]を評価する。各ベクトル
P[i]によって夫々前のフィールドおよび現在のフィール
ドの2つの関連する像ブロックを特定する。動きベクト
ルP[i]によって位置決めされた2つのブロックの整合程
度を評価するために、関連する誤り関数err[i]を評価す
る必要がある。また、前のフィールドおよび現在のフィ
ールドの関連する像ブロックは像ライン全部が含められ
るように変換する必要のあることは明らかである。
【0087】これはブロックMF1およびMF2によっ
て達成する。これらブロックによって(図7似つき前述
したアルゴリズムに従って)各ブロックの消失画素を補
間するメディアンフィルタ処理を達成する。 図中: CF CL: 現在のフィールド、現在のライン; CF PL: 現在のフィールド、前のライン; PF CL: 前のフィールド、現在のライン; PF PL: 前のフィールド、前のライン; PF CL又はCF CL特定する相俟ってメディアン
フィルタの出力を各減算器ブロックSUB1,SUB2
に供給し、これによって関連するブロックの画素輝度値
の絶対差を達成し、2つの減算器の出力を累算器ブロッ
クACCに蓄積する。
【0088】ブロックSAD1のアーキテクチャをより
よく理解するために、連続するフォーマットに一度変換
し、8*8=64画素の目安を有する像ブロックを仮定
する。これは、ブロックを連続するフォーマットに変換
するために、64画素のうちの32画素を各像ブロック
に対して本発明介する必要があることを意味する。した
がって、以前のふーるど及び現在のフィールドの二つの
対応する像ブロック間の誤り関数errを算出するため
に、64メジアンフィルタ及び64個の減算器を必要と
する。累積ブロックACCは累積した誤り関数err
[i]を提供する。ブロックSAD1が、四つの予測移
動ベクトルP[i]に関連した誤り関数err[i]を
計算する必要があるので、それは、図19に図示したも
のに等しい四つのユニットを有する必要がある。
【0089】ブロックFUZZYの内部アーキテクチャ
を図20に示す。四つの予測移動ベクトルP[i]及び
関連の誤り関数err[i]に基づく考察に依存して、
ファジープロセスは、候補移動ベクトルCを創成する。
【0090】ファジープロセスは基本的には二つのパー
トからなる。第1のパートは、ブロックM1,M2及び
RC1によって形成され、均一の程度及び四つの予測ベ
クトルP[i]の各誤り関数err[i]に基づく推定
(既に説明した第1の六つのファジールール)を実行し
て、以前の四つのもののうちからベストな予測ベクトル
(P[min])を選択する。第2のパートは、ブロッ
クM3,M4及びRC2によって形成され、全ての予測
ベクトルP[i]が大きな誤り関数err[i]を有す
るときに後退ファジールール(既に説明した第7のファ
ジールール)のソートを実行し、その結果、この場合に
は零ベクトルが選択される。
【0091】より詳しくは、ブロックM1は、(均一評
価ブロックHEによって計算された値H(i,j)に基
づいて)図8に示したメンバーシップ関数を実行し、ブ
ロックM2は、図9に示したメンバーシップ関数を実行
し、ブロックRC1は、既に説明した第1の六つのファ
ジールールの起動レベルr[k](k=0〜5)を評価
する。したがって、ブロックRC1の出力は、六つの起
動レベルr[k]によって形成される。ブロックM3
は、図11に示したメンバーシップ関数を実行し、ブロ
ックM4は、図10(拡張評価ブロックEEによって計
算された二つの成分UP(x),UP(y)に対するも
の)に示したメンバーシップ関数を実行し、ブロックR
C2は、第7のファジールールの起動レベルr[6]を
評価する。したがって、ブロックRC2の出力は起動レ
ベルr[6]によって形成される。
【0092】四つの予測ベクトルP[i]を、ブロック
VMEMからブロックFUZZYに供給する。四つの誤
り関数err[i]の値は、ブロックSAD1によって
提供される。
【0093】ブロックRC1の出力r[k]は、最高起
動レベル(r[opt])を有する第1の六つのファジ
ールールのうちの一つを選択するブロックRS(ルール
セレクタ)に供給する。既に説明したように、四つの
予測ベクトルのうちの二つP[i],P[j]を、第1
の六つのファジールールの一つにそれぞれ関連させる。
一度、最高起動レベルr[opt]を有するファジール
ールが決定されると、このようなファジールールに関連
した二つのプレディクタ間の最小誤り関数を有する予測
ベクトルを、ブロックVS(ベクトルセレクタ)から選
択する。このベクトルP[min](「ベストプレディ
クタ」)は、ブロックRSから付与された値r[op
t]及びブロックRC2から付与された値r[6]と共
に、既に説明したような式に基づいて候補移動ベクトル
Cの成分Cx ,Cy を計算するブロックRC(ルール合
成)に供給する。既に説明したように、七つのファジー
ルールのいずれも十分高い起動レベルないときに、最小
誤り関数を有する予測ベクトルをベクトルCとして選択
するので、ブロックRCも、値err[i]及び四つの
予測ベクトルP[i]によって供給される。
【0094】ブロックCBUILDの構造を図21に示
す。このブロックは、ベクトルCによって供給され、八
つの更新ベクトルVu[1]〜Vu[8]を決定する。
【0095】ブロックSPは、ベクトルCをX軸及びY
軸に沿って成分Cx ,Cy に分割する。ブロックHU
は、Cx に付加される更新のセットの水平成分を提供す
る。同様に、ブロックVUは、Cy に付加される更新の
セットの垂直成分を提供する。ブロックMCは、更新ベ
クトルの水平成分及び垂直成分Vu[n]x,Vu
[n]y(n=1〜8)を併合する。ブロックSP及び
MCの内部構造は、移動ベクトルを表示するのに用いら
れる特定のデータ構造に依存する。
【0096】八つの更新ベクトルVu[1]〜Vu
[8]は、図19に図示したものに等しい八つのユニッ
トからなるブロックSAD2に供給される。
【0097】ブロックCSELは、ブロックSAD2に
よって計算された八つの誤り関数に補正ペナルティー値
PEN1,PEN2を付加する。その後、ブロックCS
ELは八つの誤り関数と付加されたペナルティー値とを
比較して、最小誤り関数値及び関連のベクトルを決定
し、それを、八つの更新ベクトルVu[n]の一つとす
ることができる。最小誤り関数値を有するベクトルを、
試験の下でブロックK(x,y)に対する評価された移
動ベクトルとして選択する。
【0098】基本的には、ブロックCSELを、(ブロ
ックSAD2によって計算された八つの更新ベクトルに
関連した誤り関数にペナルティー値を加算する)加算器
及び八つの要素間のうちの最小を評価するのに適したブ
ロックによって構成する。
【0099】ブロックVPROCの構成を図22に示
す。既に説明したように、移動ベクトルフィールドを、
好適には五点形サブサンプルされたブロックのパルスに
対して評価する。行方不明の移動ベクトルを補間する必
要がある。ブロックVPROCは、行方不明の移動ベク
トルを得るために図12に関連して既に説明した補間を
実行するブロックVINTを具える。ブロックVPRO
Cは、図13及び14に関連して既に説明した「エロー
ジョン」プロセスを実行するブロックVERも具える。
ブロックVINTは、ブロックVMEMの出力部によっ
て与えられる。ブロックVERの出力部は、ブロックV
MEMの出力部によって直接与えられるマルチプレクサ
ブロックMUXを与える。ブロックCNTから供給され
た制御信号ENは、出力ベクトルフィールドの補間中に
アクティブであるとともに移動評価段階中にアクティブ
でない必要があるブロックVPROCの動作を選択す
る。
【0100】ブロックFMDETは、図23に示した構
造を有する。ブロックFMDETの入力Vは、ブロック
CSELの出力部に供給される現在評価された移動ベク
トルを表す。このベクトルは、以前に評価されるととも
に同一像フィールドに関連する他の移動ベクトルを有す
るブロックVACCによって累積される。ブロックVA
CCの出力部では、値Acが得られる。FFを、出力フ
ィールドの周波数に対応する100Hzのクロック信号
とし、これは、フィールドに関連する累積された移動ベ
クトルのフィールドを記憶するとともにフィールドに従
うときに前記累積された値を出力するレジスタDELA
Yに供給される。レジスタDELAYの出力はApとな
る。
【0101】除算ブロックDIVは比|Ac/Ap|を
算出し、同時に、比較ブロックCMPは、どの状態を満
足するか(すなわち|Ac/Ap|≒1又は|Ac/A
p|>1+Th,|Ac/Ap|<1−Th)を決定す
る。この比較の結果はレジスタRに記憶される。ブロッ
クLGは、既に説明したブールルール1)〜5)を実現
する。
【0102】ブロックLGの出力MODE(MODE=
camera_mode,MODE=film_mod
e(phase0),MODE=film_mode
(phase1))を、ブロックCNTに供給して、適
切な制御信号EN,ENWを、要求されるときのみ、す
なわち、評価された移動及び補償されたフィールド補間
を実行すべきときのみ発生させることができる。ブロッ
クINTは、行方不明のフィールドの画素を補間するの
に要求される演算を行う。基本的には、それを加算器及
びメジアンフィルタによって構成する。
【0103】他の方法を用いて移動情報を利用すること
ができる。これは、本発明の目的を制限するものではな
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の標準(動き補償のない)フィールドレー
トアップ変換方法の結果を示す線図的説明図である。
【図2】2つの連続受信像フィールド間の動く物体の位
置の変化を示す線図的説明図である。
【図3】像ブロックのパターンに分割された像フィール
ドを示す線図的説明図である。
【図4】動き予測兼補償フィールドレートアップ変換方
法の作動を示す線図的説明図である。
【図5】像フィールドの像ブロックの2つの5の目型パ
ターンを示す線図的説明図である。
【図6】動きベクトルを評価する必要のある像ブロック
および本発明方法を実行するに用いる隣接ブロックのパ
ターンを示す説明図である。
【図7】前の像フィールドおよび現在の像フィールドの
2つの関連像ブロックの位置部分を示す線図的説明図で
ある。
【図8】ファジー計算を行うために用いられるメンバー
シップ機能を示す特性図である。
【図9】ファジー計算を行うために用いられるメンバー
シップ機能を示す特性図である。
【図10】ファジー計算を行うために用いられるメンバ
ーシップ機能を示す特性図である。
【図11】ファジー計算を行うために用いられるメンバ
ーシップ機能を示す特性図である。
【図12】動きベクトルを補間するために用いて動きベ
クトルのパターンを示す線図的説明図である。
【図13】“エロージョン”処理を実行するために用い
られる動きベクトルのパターンを示す線図的説明図であ
る。
【図14】“エロージョン”処理を実行するために用い
られる動きベクトルのパターンを示す線図的説明図であ
る。
【図15】補間すべきフィールドの1つの画素の補間を
示す線図的説明図である。
【図16】前の像フィールドおよび現在の像フィールド
で消失画素を決める補間処理を示す説明図である。
【図17】本発明による装置の構成を示す線図的ブロッ
ク図である。
【図18】図17の装置のあるブロックの構成を示す線
図的説明図である。
【図19】図17の装置のあるブロックの構成を示す線
図的説明図である。
【図20】図17の装置のあるブロックの構成を示す線
図的説明図である。
【図21】図17の装置のあるブロックの構成を示す線
図的説明図である。
【図22】図17の装置のあるブロックの構成を示す線
図的説明図である。
【図23】図17の装置のあるブロックの構成を示す線
図的説明図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リナルド ポルッツィ イタリア国 20125 ミラノ ピアッツァ イストリア 2 (72)発明者 ルカ モリナリ イタリア国 29100 ピアセンツァ ヴィ ア ダンテ アリギエーリ 136

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ビデオ用動き予測兼補償フィールドレー
    トアップ変換するに当たり、次のステップ: a)補間すべき像フィールドを各々がその像素子の各組
    より成る複数の像ブロック(IB)に分割し、 b)前記複数の像ブロックの少なくともサブ−複数(Q
    1,Q2 )の各像ブロック(K(x,y))に対して隣接像ブロ
    ック(NB[0]-NB[3] )群を考慮し、 c)前記隣接像ブロックの群に関連する予測動きベクト
    ル(P[0]-P[3] )に基づき、その間に補間すべき像フィ
    ールドを具える前の像フィールドから後の像フィールド
    までの像ブロック(K(x,y))の動きを記述する像ブロッ
    クに対する予測動きベクトルを決め、 d)前記予測動
    きベクトルによって関連する前記前の像フィールドおよ
    び後の像フィールドに2つの関連する像素子を補間する
    ことにより像ブロック(K(x,y))の各像素子を決めるよ
    うにしたビデオ用動き予測兼補償フィールドレートアッ
    プ変換方法において、前記ステップc)は: c1)前記像ブロック(K(x,y))に前記予測動きベクト
    ルの各々を供給して前記前の像フィールドおよび後の像
    フィールドに夫々関連する像ブロックの各対を決め、 c2)前記関連する像ブロックの前記対の各々に対し、
    前記関連する像ブロックの前記対の関連する像素子間の
    輝度絶対差の和(SAD )である誤り関数(err[i])を評
    価し、 c3)前記予測動きベクトルの各対に対し、等
    質性(H(i,j))の度合を評価し、 c4)前記予測動き
    ベクトルの各対に対し、その等質性の度合が高くなれば
    なる程および前記予測動きベクトルの対の前記誤り関数
    が小さくなればなる程高くなる起動レベル(r[k])を有
    するファジールールを適用し、 c5)最高の起動レベル(r[opt])を有するファジール
    ールを決めるとともに小さな誤り関数を有する最適ファ
    ジールールに関連する対の最良の予測動きベクトル(P
    [min])を決め、 c6)前記最良の予測動きベクトル(P[min])に基づ
    き、像ブロック(K(x,y))の前記予測動きベクトルを決
    めるステップを具えるようにしたことを特徴とするビデ
    オ用動き予測兼補償フィールドレートアップ変換方法。
  2. 【請求項2】 前記隣接像ブロック(NB[0]-NB[1] )の
    群は、像ブロックの前記サブ−複数の走査シーケンスで
    像ブロック(K(x,y))の前の像ブロック(NB[0],NB[1]
    )の第1副群と、前記走査シーケンスで像ブロックの
    後の像ブロック(NB[2],NB[3] )の第2副群とを具える
    事を特徴とする請求項1に記載のビデオ用動き予測兼補
    償フィールドレートアップ変換方法。
  3. 【請求項3】 前記隣接像ブロック(NB[0]-NB[3] )の
    群は、対角線方向において前記像ブロック(K(x,y))の
    最も近くに隣接する4つの像ブロックを具えることを特
    徴とする請求項2に記載のビデオ用動き予測兼補償フィ
    ールドレートアップ変換方法。
  4. 【請求項4】 前記等質性(H(i,j))の度合の評価は、
    2つの直交軸に沿って予測動きベクトル(P[i],P[j] )
    の前記対の構成素子間の絶対差の和を計算するステップ
    を具えることを特徴とする請求項3に記載のビデオ用動
    き予測兼補償フィールドレートアップ変換方法。
  5. 【請求項5】 ファジールールの適用は、誤り関数の値
    に対してファジー集合”スモール”を決め、このファジ
    ー集合”スモール”に対する誤り関数(err)のメンバ
    ーシップの程度を決め、前記等質性の度合の値に対する
    第1ファジー集合”ハイ”を決め、前記ファジー集合”
    ハイ”に対する等質性の度合のメンバーシップの程度を
    決めるステップを具えることを特徴とする請求項4に記
    載のビデオ用動き予測兼補償フィールドレートアップ変
    換方法。
  6. 【請求項6】 ファジールールの前記起動レベル(r
    [k])は、前記第1ファジー集合”ハイ”に対する等質
    性の度合のメンバーシップの程度間の最小値を決めろと
    ともに前記ファジールールが前記ファジー集合”スモー
    ル”に適用される予測動きベクトル(P[i],P[j] )に関
    連する誤り関数(err )のメンバーシップの程度を決め
    るようにしたことを特徴とする請求項5に記載のビデオ
    用動き予測兼補償フィールドレートアップ変換方法。
  7. 【請求項7】 前記ステップ(c6)によって前記像ブ
    ロック(K(x,y))に対する予測動きベクトルとして前記
    最良の予測動きベクトル(P[min])を選択するようにし
    たことを特徴とする請求項2〜6の何れかの項に記載の
    ビデオ用動き予測兼補償フィールドレートアップ変換方
    法。
  8. 【請求項8】 前記ステップ(c)によって、さらに前
    記予測動きベクトル(P[0]-P[3] )の誤り関数高くなれ
    ばなる程および前記第1副群(NB[0],NB[1])のブロッ
    クに関連する予測動きベクトル(P[0],P[1] )が高くな
    ればなる程高くなる起動レベル(r[6])を有する他のフ
    ァジールールを適用し、且つ前記最良の予測動きベクト
    ル(P[min])および零ベクトル間の平均であって各々が
    最適ファジールールの起動レベル(r[opt])および前記
    他のファジールールの起動レベル(r[6])である重み付
    き平均として、像ブロック(K(x,y))の候補予測動きベ
    クトルを決めるようにしたことを特徴とする請求項2〜
    6の何れかの項に記載のビデオ用動き予測兼補償フィー
    ルドレートアップ変換方法。
  9. 【請求項9】 前記他のファジールールを適用すること
    によって、ブロック(NB[0],NB[1] )の第1の副群に関
    連する2つの予測動きベクトル(P[0],P[1])の、2つ
    の軸(x,y )に沿う夫々絶対コンポーネントの和である
    第1の値(UP(x) )および第2の値(UP(y) )を決め、
    これら第1の値および第2の値に対して第2のファジー
    集合”ハイ”を決め、この第2のファジー集合”ハイ”
    に対して前記第1の値および第2の値のメンバーシップ
    の各程度を決め、前記誤り関数(err[i])の値に対する
    第3のファジー集合”ハイ”を決め、この第3のファジ
    ー集合”ハイ”に対する前記誤り関数の値(err[i])の
    メンバーシップ(e'(i))の各程度を決めるようにした
    ことを特徴とする請求項8に記載のビデオ用動き予測兼
    補償フィールドレートアップ変換方法。
  10. 【請求項10】 前記他のファジールールの起動レベル
    (r[6])の評価によって、第1の値および第2の値(UP
    (x),UP(y) )の第2のファジー集合”ハイ”に対するメ
    ンバーシップの程度と第3のファジー集合”ハイ”に対
    する前記誤り関数の値(err[i])のメンバーシップ(e'
    (i) )の程度との間の最小値を決めるようにしたことを
    特徴とする請求項9に記載のビデオ用動き予測兼補償フ
    ィールドレートアップ変換方法。
  11. 【請求項11】 前記ステップ(c6)によって、前記
    像ブロック(K(x,y))の予測動きベクトルとして前記候
    補予測動きベクトル(C)を選択するようにしたことを
    特徴とする請求項8〜10の何れかの項に記載のビデオ用
    動き予測兼補償フィールドレートアップ変換方法。
  12. 【請求項12】 更に前記ステップ(c)によって、更
    新動きベクトル(Vu[1]-Vu[8] )の関連する組を得る更
    新の組を前記候補予測動きベクトル(C)に供給すると
    ともに前記更新動きベクトルに関連する誤り関数(err
    )を評価するようにしたことを特徴とする請求項8〜1
    0の何れかの項に記載のビデオ用動き予測兼補償フィー
    ルドレートアップ変換方法。
  13. 【請求項13】 最小誤り関数を有する前記更新動きベ
    クトルは像ブロック(K(x,y))に対する候補予測動きベ
    クトルとして選択するようにしたことを特徴とする請求
    項12に記載のビデオ用動き予測兼補償フィールドレート
    アップ変換方法。
  14. 【請求項14】 更新動きベクトルおよび候補予測動き
    ベクトル間の方向差に依存する各ペナルティー値(PEN
    1,PEN2 )は前記更新動きベクトル(Vu[1]-Vu[8] )に
    関連する誤り関数(err )に加算するようにしたことを
    特徴とする請求項12に記載のビデオ用動き予測兼補償フ
    ィールドレートアップ変換方法。
  15. 【請求項15】 複数の像ブロックのサブ−複数(Q1,Q
    2 )は2つの相補星形パターンの何れか一方または双方
    に属する像ブロックで構成することを特徴とする請求項
    1〜15の何れかの項に記載のビデオ用動き予測兼補償フ
    ィールドレートアップ変換方法。
  16. 【請求項16】 前記複数の像ブロックのサブ−複数
    (Q1,Q2 )に属さない各像ブロックの動きベクトル(W
    )は前記複数の像ブロックのサブ−複数に属する各隣
    接ブロックの予測動きベクトル(V1-V4 )を補間するこ
    とによって決めるようにすることを特徴とする請求項15
    に記載のビデオ用動き予測兼補償フィールドレートアッ
    プ変換方法。
  17. 【請求項17】 各像ブロック(K(x,y))に対して予測
    動きベクトルを決めた後に、像ブロック(K(x,y))をさ
    らに4つのサブ−ブロックに分割し、且つこのサブ−ブ
    ロックの各々に対する動きベクトル(E-1,+1-E
    +1,-1 )は像ブロック(K(x,y))の予測動きベクトルと
    各隣接像ブロックに関連する動きベクトル(Va-Vd )と
    の間の平均として計算することを特徴とする請求項16に
    記載のビデオ用動き予測兼補償フィールドレートアップ
    変換方法。
  18. 【請求項18】 前および後の像フィールドの関連する
    像ブロックの対の各々に対する誤り関数(err[i])を評
    価することによって、2つの関連する像ブロックを順次
    フォーマットに変換することを特徴とする請求項1〜17
    の何れかの項に記載のビデオ用動き予測兼補償フィール
    ドレートアップ変換方法。
  19. 【請求項19】 受信した像フィールドシーケンス(O
    0,E0,O1)がビデオカメラから、またはムービーから生
    じたものとし、受信した像フィールドがカメラから生じ
    た場合には、受信した像フィールドの各対に対してステ
    ップ(a)乃至(d)を実行することにより補間中庸像
    フィールドを決め、受信した像フィールドがムービーか
    ら生じた場合には、異なる像フレームに属する2つのフ
    ィールドを具える受信した像フィールドの一つ置きの対
    に対してのみステップ(a)乃至(d)を実行すること
    により中庸像フィールドを決めるようにしたことを特徴
    とする請求項1〜18の何れかの項に記載のビデオ用動
    き予測兼補償フィールドレートアップ変換方法。
  20. 【請求項20】 受信した像フィールドシーケンスがビ
    デオカメラから、またはムービーから生じたものとする
    ことによって、各現在の受信した像フィールドに対して
    前に受信した像フィールドと現在受信した像フィールド
    との間の像ブロックの移動を記述する予測動きベクトル
    の現在の蓄積値(Ac)を評価し、前に受信した像フィー
    ルおよびさらに前に受信した像フィールド間の像ブロッ
    クの動き記述する予測動きベクトルの現在の蓄積値(A
    c)と前に蓄積された値(Ap)との間の現在の比(|Ac/
    Ap |)を評価し、この現在の比の値に基づき受信した
    像フィールドシーケンスがムービーから生じたものとす
    る場合には現在受信した像フィールドの前の3つの以前
    に受信した像フィールドに関連する前の比の値、および
    現在受信した像フィールドのパリティーを決めるように
    したことを特徴とする請求項19に記載のビデオ用動き
    予測兼補償フィールドレートアップ変換方法。
  21. 【請求項21】 前のおよび後の像フィールドの探索区
    域を作成する前のおよび後の像フィールドの像素子を蓄
    積する像素子蓄積手段(BUF1,BUF2 )と;この蓄積手段
    の選択された像素子をアドレス指定するアドレス指定手
    段(ADDGEN)と;この予測動きベクトルを蓄積する動き
    ベクトル蓄積手段(VMEM)と;前記蓄積手段によって供
    給され、予測動きベクトル(P[i])に関連する誤り関数
    (err[i])を評価する第1計算手段(SAD1)と;この第
    1計算手段および前記動きベクトル蓄積手段により供給
    され、前記ファジールールを予測動きベクトル(P[i])
    の各対および前記関連する誤り関数の値に適用すること
    により最良の予測動きベクトル(P[min])を決めるファ
    ジー計算ユニット(FUZZY )と;前記蓄積手段により供
    給され、前記予測動きベクトルにより関連する前記前の
    および後の像フィールドに2つの関連する像素子を補間
    することによって像ブロック(K(x,y))の各像素子を決
    めルール補間手段(INT )とを具えることを特徴とする
    請求項1〜20の何れかの項に記載のビデオ用動き予測
    兼補償フィールドレートアップ変換方法を実行するに好
    適な装置。
  22. 【請求項22】 前記ファジー計算ユニット(FUZZY )
    は、前記予測動きベクトル(P[i])の各対の等質性(H
    (i,j))の度合を評価する等質性評価器(HE)と;等質
    性の度合により供給され、第1ファジー集合”ハイ”に
    対する等質性の度合のメンバーシップの程度を決める第
    1メンバーシップ評価器(M1)と;前記誤り関数(err
    [i])によって供給され、ファジー集合”スモール”に
    対する誤り関数(err )のメンバーシップの程度を決め
    る第2メンバーシップ評価器(M2)と;第1および第2
    メンバーシップ評価器によって供給され、ファジールー
    ルの起動レベル(r[k])を決める第1ルール計算ユニッ
    ト(RC1 )と;この第1ルール計算ユニットによって供
    給され、最高の起動レベル(r[opt])を有するファジー
    ルールを決めるルール選択器(RS)と;このルール選択
    器および予測動きベクトル(P[i])によって供給され、
    最良の予測動きベクトル(P[min])を決めるベクトル選
    択器(VS)とを具えることを特徴とする請求項21に記
    載のビデオ用動き予測兼補償フィールドレートアップ変
    換方法を実行する装置。
  23. 【請求項23】 前記ファジー計算ユニット(FUZZY )
    は、さらに、誤り関数値(err[i])により供給され、第
    2ファジー集合”ハイ”に対する誤り関数値のメンバー
    シップの程度を決める第3メンバーシップ評価器(M3)
    と;前記最良の予測動きベクトル(P[min])により供給
    され、2つの座標軸(x,y )に夫々沿って予測動きベク
    トルの拡張の目安を提供する第1値(UP(x) )および第
    2値(UP(y) )を決める拡張評価器と;第3ファジー集
    合”ハイ”に対する前記第1値および第2値のメンバー
    シップの程度を決める第4メンバーシップ評価器(M4)
    と;前記第3および第4のメンバーシップ評価器(M3,M
    4 )によって供給され、他のファジールールの活動レベ
    ルを決める第2ルール計算ユニット(RC2 )と;前記ル
    ール選択器(RS)、前記ベクトル選択器(VS)および前
    記第2ルール計算ユニット(RC2 )により供給され、前
    記候補予測動きベクトル(C )を決めるようにしたこと
    を特徴とする請求項22に記載のビデオ用動き予測兼補
    償フィールドレートアップ変換方法を実行する装置。
  24. 【請求項24】 前記ファジー計算ユニット(FUZZY )
    によって供給され、更新動きベクトル(Vu[1]-Vu[8] )
    を得るための一組の更新を前記候補予測動きベクトル
    (C )に供給するベクトル更新ブロック(CBUILD)と;
    前記更新動きベクトルに関連する誤り関数を評価する第
    2計算手段(SAD2)と;前記計算ユニットによって供給
    され、最小の関連誤り関数を有する更新動きベクトルを
    決める候補選択器(CSEL)とをさらに具えることを特徴
    とする請求項23に記載のビデオ用動き予測兼補償フィ
    ールドレートアップ変換方法を実行する装置。
  25. 【請求項25】 前記ベクトル更新ブロック(CBUILD)
    は、前記候補予測動きベクトル(C )の前記座標軸(x,
    y )に沿う構成素子(Cx,Cy )を決めるベクトル構成素
    子分割器(SP)と;前記候補予測動きベクトルの各構成
    素子に各更新値を夫々加算する第1及び第2加算器(AD
    D1,Add2 )と;これら構成素子を共に併合するベクトル
    構成素子併合器(MC)とを具えることを特徴とする請求
    項24に記載のビデオ用動き予測兼補償フィールドレー
    トアップ変換方法を実行する装置。
  26. 【請求項26】 受信した像フィールドシーケンス(O
    0,E0,O1)がビデオカメラから生じたか、またはムービ
    ーから生じたかを決める検出手段(FMDET )をさらに具
    えることを特徴とする請求項21〜25の何れかの項に
    記載のビデオ用動き予測兼補償フィールドレートアップ
    変換方法を実行する装置。
  27. 【請求項27】 前記検出手段(FMDET )は、前に受信
    した像フィールドおよび現在受信した像フィールド間の
    像ブロックの動きを記述する予測動きベクトルの現在の
    蓄積値(Ac)を計算するベクトル蓄積手段(VACC)と;
    さらに前に受信した像フィールドおよび前に受信した像
    フィールド間の像ブロックの動きを記述する予測動きベ
    クトルの前に蓄積した値(Ap)を蓄積する第1レジスタ
    (DELAY )と;現在の蓄積値(Ac)と前に蓄積された値
    (Ap)との間の現在の比(|Ac/Ap |)を評価する分割
    手段(DIV )と;現在受信した像フィールドの前の3つ
    の以前に受信した像フィールドに関連する前の比の値を
    蓄積する第2レジスタ(R )と;この現在の比の値に基
    づき受信した像フィールドシーケンスがムービーから生
    じたものとする場合には現在受信した像フィールドの前
    の3つの以前に受信した像フィールドに関連する前の比
    の値、および現在受信した像フィールドのパリティーを
    決める手段(CMP,LG)とを具えることを特徴とする請求
    項26に記載のビデオ用動き予測兼補償フィールドレー
    トアップ変換方法を実行する装置。
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