JPS60128791A - ビデオ信号の動き検出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、ビデオ信号のノイズ除去、ビデオ信号のデ
ータ圧縮などに必要とぎｎるビデオ信号の動き検出回路
に関する。

「背景技術とその問題点」 テレビジョン画像の動き検出としては１画面を多数のブ
ロックに分割し、連続する２フレ一ム間でブロックごと
のマツチングをとることにより動きを検出する方法と、
連続する２フレ一ム間のフレーム差信号と現在のフィー
ルドにおける画素間差信号及びライン間差信号の関係か
ら動きを検出する方法とが知らｎている。前者の方法で
は、マツチングの精度を上げるために、ブロックサイズ
をある程度大きくする必要があるが、そのためＧこ分解
能の低下は避けらｎない。後者の方法は、演算処理が複
雑で実用性が乏しいと共Ｏこ、アンカバード・バックグ
ランドと呼ばれる動き物体の影から現ちる背景が動き画
素として誤って検出されるおそｎがあった。

第１図に示すように、テレビジョン画像中の物体３１が
矢印で示す方向に移動したとＴると、第１図において斜
線を付した領域３２に含まれる背景の画素が動き画素と
して誤って検出ｖｎる。こｎと共に、前フレームの動き
と重なった部分の内で信号レベルが等しい部分即ち均一
レベルの動き領域３３が動きとして検出ぎｎず１点線を
付した領域３４に含まｎる画素だけが動き画素として検
出される問題点があった。

「発明の目的」 したがって、この発明の目的は、アンカバード・パック
グランドを動き画素として誤って検出することがなく、
且つ均一レベルの動き領域も検出することができる動き
検出回路分提供することにある。

この発明の他の目的は、ブロック毎のマツチング法と比
べて分解能が良い動き検出回路を提供することにある。

この発明の更に他の目的は、シーンチェンジ等の画面の
切替りにも追従でき、然も、有色雑音を除去することが
できる動き検出回路を提供することにあ６０ 「発明の概要」 この発明は、第２図に示すように、固定の背景画像３５
の前に動き画像３６が里ねて置かわることにより、テレ
ビジョン画像３７が構成ぎわでいルコトに着目し、入力
ディジタルビデオ信号から背景画像を抽出し、この背景
画像２基にして動き画像な検出しようとするものである
。

この発明は、ディジタルビデオ信号の画素データ及びこ
の画素データと対応する第１のフレームメモリに貯えら
ｎている背景画素データを比較する第１の比較手段と、
ディジタルビデオ信号の画素データ及びこの画素データ
と対応する第２のフレームメモリに貯えらちでいる前フ
レーム画素データを比較する第２の比較手段とを備え、
第１の比較手段の比較出力が所定値未満の時並びに第１
の比較手段の比較出力が所定値以上で且つ第２の比較器
の比較出力が所定値未満の時に、入力画素データにより
背景画素データの更新を行なうようＧこなし、第１の比
較手段の比較出力が所定値以上で且つ第２の比較手段の
比較出力が所定値以上の時に、入力画素データを動き画
素データとして検出するようにしたビデオ信号の動き検
出回路である。

「実施例」 以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。第３図において、１はビデオ信号の入力端子、２
はこの人力ビデオ信号のタイミング基準信号の入力端子
である。ビデオ信号は。

Ａ／Ｄ　）ンバータ３に供給キれ、タイミング基準信号
は１番地制御回路４に供給２２１．　、番地制御回路４
で形成ぎｎたサンプリングクロックがＡ／Ｄコンバータ
３に供給Ｅ　ｒｂ　、　Ａ／Ｄコンバータ３がら側光ば
１サンプルが８ビツトに変換さｎたディジタルビデオ信
号が発生ずる。

このディジタルビデオ信号がフレームメモリ５゜減算回
路８．減算回路９及びＡＮＤゲ−）１０に供給ぎｎる。

フレームメモリ５は、１画素８ビツトのデータを１フレ
ーム分記憶し、減算回路８により、入力画素データから
前のフレームの同一サンプリング位置に対応する画素デ
ータが減算２ｎる。この減算回路８の差出力が絶対値変
換回路１１により絶対値とぎれて比較回路１２に供給ざ
ｎる。比較回路１２には、端子１３がらしきい値が供給
ぎわ、差出力がしきい値未満の時に１となり、差出力が
しきい値以上の時に０となる判定出力が発生し、この判
定出力が重み係数制御回路１４＆こ供給ぎｎる〇 ６は、１７レームの背景画素データが格納ざしる背景メ
モリを示し、７は、１フレームの重ミ係数が格納される
重み係数メモリを示す。背景メモリ６には、１２ビツト
の背景画素データが記憶ぎわ９重み係数メモリ７には、
３ビツトの重み係数が記憶される。フレームメモリ５．
背景メモリ６及び重み係数メモリ７は１番地制御回路４
の出力により共通に制御１Ｌ同一のアドレスが指定ぎわ
るようにぎｎている。

入力画素データから同一サンプリング位置の背景画素デ
ータが減算回路９により減算され、この減算回路９の差
出力が絶対値変換回路１５に供給される。絶対値変換回
路１５からの差の絶対値が比較回路１６に供給ぎれ、端
子１７がらのしきい値と比較２０．入力画素データと背
景画素データの差出力がしきい値未満の時に１となり、
差出力がしきい値以上の時にＯとなる判定出力が発生ず
る。この判定出力が重み係数制御回路１４に供給ぎ第１
る。

１８は１乗算回路であって、減算回路９の出力に対し１
重み係数αが乗じらｎる。この重み係数αは１重み係数
制御回路１４から発生したものである。重み係数メモリ
７には１重み係数制御回路１４からの重み係数が書込ま
れると共に１重み係数メモリ７から読出された重み係数
が重み係数制御回路１４＆こ供給Ｆ’２”Ｌる。乗算回
路１８の積出力が加算回路１９に供給２ｒｂ、背景メモ
リ６から読出ｐｒｂた背景画素データと加算ぎｎ、この
加算出力が背景メモリ６に書き込まｎると共に、ＡＮＤ
ゲート２０に供給ぎちる。

重み係数制御回路１４は、比較器１２及び１６の判定出
力から動き画素かどうかの判定を行なっており、１画素
毎に（動き画素で０．背景画素で１）の検出信号を発生
し、この検出信号がＡＮＤゲート２０及びインバータ２
１に供給さｎＩインバータ２１の出力がＡＮＤゲート１
０に供給すｎる。したがって、ＡＮＤゲート１０の出力
端子２２には、入力画素データの中で動き画素データが
選択的に取−り出２ｎ、ＡＮＤゲート２０の出力端子２
３には、背景画素データが選択的に取り出される。こｎ
らの出力端子２２．２３．２４に現れる出力によって、
動き物体の抽出がなざｎる。更に。

抽出ざｎた個々の動き物体と既に得らｎている過去の動
き物体との照合が取られ、そｎ以降は、データ圧縮、ノ
イズ除去、　Ｙ／′ｃ分離１画像認識などの応用目的に
応じて、動き領域と固定領域との夫々に関する処理がな
さｎる。

上述のこの発明の一実施例Ｇこおいて、背景メモリ６、
減算回路９９９乗算路１８及び加算回路１９は、背景メ
モリ６を１フレーム遅延素子として用いたディジタルフ
ィルタを構成している。即ち重み係数をαとし、にフレ
ーム目の入力画素デー１ｆＺｋとし、背景メモリ６から
読出ぎｎた背景画像データをＸｋ−１とすると、にフレ
ーム目の背景画像データ（推定値）Ｘｉｋは１次式で示
すものとぎｎる。

ＸＩ（＝α′　（Ｚｋ−Ｘｋ−１）＋Ｘｋ−１＝　（１
−ｃｒ）　１ＩＸｋ−１＋α拳Ｚｋこの一実施例では、
背景が変化しない時では、αを例えば土に固定している
。入力画像中に含ま６ ちるホワイト雑音は、上式で表わぎｎ−る演算２複数フ
レームにわたって繰り返丁ことにより除去すｎ、背景メ
モリ６に貯えらｎている背景画像のＳ／′Ｎが改善ぎｎ
る。また、シーンチェンジなどにより背景が切り替わる
時には、応答時間を短かくすると共に、有色雑音の影響
を受けないように。

ていき、つまり、（」−→１→ユ→Ｌ→１）と指１６　
８　４　２ 数関数的Ｇこ増加する重み係数αを用い、除々に背景画
像の更新を行なうようにしている。したがって１重み係
数αは、５種類あり、夫々が３ビツトにより表現ざｎて
いる。重み係数αを２のべき乗にしているのは１乗算回
路１８をシフトレジスタ或いはセレクタによって実現す
るためである。

この発明の一実施例は、初期状態を経過すると。

背景メモリ６に背景画像が格納ざｎ、第４図のフローチ
ャートで示すような動き画素検出動作がなさｎる。

最初Ｇこ、減算回路９及び絶対値変換回路１５により、
現画素と背景画素の差の絶対値が検出２２する。この差
の絶対値としきい値が比較回路１６により比較ぎわ、差
の絶対値がしきい値未満の時に分岐１の処理が行なわｎ
る。分岐１は、現画素が背景画像のものであると判定し
てなキ２するもので。

４１ 重み係数αが２＜＝−）に固定される。そして。

６ 減算回路９の出力にこの重み係数αが乗じらｎ。

背景画像メモリ６の読出し出力と加算回路１９＆こより
加算ぎわ、背景画像メモリ６の同一アドレスに書込まｎ
、背景画素の更新が行なわｎる。この時の重み係数αが
重み係数メモリ７に書込まｎる。

現画素と背景画素の差の絶対値がしきし）値以上の時に
は、減算回路８及び絶対値変換回路１１Ｇこより検出ぎ
ｎた現画素と前フレームの対応する画素との差の絶対値
としきい値との比較出力がしきい値未満か又はしきい値
以上かが調べらｎる。この比較回路１２の出力がしきい
値未満の時には。

分岐２の処理が行なわｒｚ、　シき−い値以上の時には
。

分岐３の処理が行なわｎる。

分岐２の処理は、シーンチェンジなどにより。

背景が切り替わった時のものである。最初に０重み係数
メモリーに記憶ｇｒｔでいる重み係数α（＝−Ｈ）が読
み出びわ１乗算器１８によってこの重み係数αが乗じら
ｎる。したがって、このフレームでな２ｎる背景画素の
更新は、（、Ｘｋ＝ものである。背景画素の更新がなざ
ｎると１重み係数制御回路１４において、αが２倍にぎ
ちると共に、この２倍にぎｎた新たな重み係数が１より
大きいかどうかが判定ぎｌｒＬ、　１より小ざけｎば。

この２倍に２ｎた重み係数αが重み係数メモリ７と、（
Ｌ−＋１→１→１）と、１フレーム毎に重み８　４　２ 係数αが変化する。

背景が切り替わって、上述のように１重み係数αが変化
し、（α＝１）となる５フレーム後まで分岐１の背景画
素の更新の処理に移行しない。したがって、有色雑音が
誤って新たな背景画素として検出ぎわで分岐２の処理を
受ける場合でも、正しい背景画素が保存ぎｎることにな
る。この重み係数αの変化の仕方は、背景画素の更新時
の応答性を良くすると共に、有色雑音を除去できるよう
に設定ざちる。

分岐３は、現画素が動き画素であると判定ｐｉる時のも
ので、この場合には、背景メモリ６の更新が行なわＸｒ
′Ｌすい。動き画素の検出が以上のようになぎｎると１
次のステップとして動き物体の抽出がなざｎる。

「応用例」 ディジタルカラービデオ信号の場合には、輝度信号及び
２つの色差信号のコンボーネンＩ・信号に　。

分け、輝度信号に関して得られた動き画素の検出結果を
用いて各色差信号の動き画素の検出を行なうように丁ｎ
ば良い。

「発明の効果」 ｔ：　Ｃ／：）　発明は、ブロック毎のマツチングをと
る方法と比べて、１画素ずつの動き画素の検出が可能と
なり１分解能を向上ぎせることかできる０また。

この発明は、フレーム間の差出力を見えるのと異ナリ、
アンカバード串バックグランドを動き画素として誤って
検出することを防止できると共Ｇこ。

均一信号レベルの動きも検出することができる。

更に、この発明は、シーンチェンジなどの画面の変化に
追従することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のビデオ信号の動き検出回路の説明に用い
る路線図、第２図はこの発明の説明に用いる路線図、第
３図はこの発明の一実施例のブロック図、第４図はこの
発明の一実施例の動作説明に用いるフローチャートであ
る。 １・・・・・・ビデオ信号の入力端子、５・・・・・・
フレームメモリ、６・・・・・背景メモリ、７・・・・
・°重み係数メモＩＪ、８．９・・・・・・減算回路、
１２．１６・・・・・・比較回路、１４・・・・・・重
み係数制御回路。 代理人　杉　浦　正　知

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ディジタルビデオ信号の画素データ及びこの画素データ
   と対応する第１のフレームメモリに貯えらちでいる背景
   画素データを比較する第１の比較手段と、上記ディジタ
   ルビデオ信号の画素データ及びこの画素データと対応す
   る第２のフレームメモリに貯えらちでいる前フレーム画
   素データを比較する第２の比較手段と２備え、上記第１
   の比較手段の比較出力が所定値未満の時並びに上記第１
   の比較手段の比較出力が所定値以上で且つ上記第２の比
   較器の比較出力が所定値未満の時に、入力画素データに
   より上記背景画素データの更新を行なうようになし、上
   記第１の比較手段の比較出力が所定値以上で且つ上記第
   ２の比較手段の比較出力が所定値以上の時に、上記入力
   画素データを動き画素データとして検出するようにした
   ビデオ信号の動き検出回路。