JPS60206287A - モーシヨン適応補間方法および装置 - Google Patents

モーシヨン適応補間方法および装置

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JPS60206287A
JPS60206287A JP60042045A JP4204585A JPS60206287A JP S60206287 A JPS60206287 A JP S60206287A JP 60042045 A JP60042045 A JP 60042045A JP 4204585 A JP4204585 A JP 4204585A JP S60206287 A JPS60206287 A JP S60206287A
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television
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ハンス・ツエー・ベルクマン
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/50Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding
    • H04N19/503Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding involving temporal prediction
    • H04N19/51Motion estimation or motion compensation
    • H04N19/577Motion compensation with bidirectional frame interpolation, i.e. using B-pictures

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  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Television Systems (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)

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】 本発明は、少なくとも2つの伝送されたテレビジョンt
h象から、伝送されなかったテレビジョン順次th家を
形成し、その顔受信されたテレビジョンthgIRを静
止成分と動取分とにセグメント分層し、動成分に対して
駒系ことに風位ン大定する、伝送されなかったテレビジ
ョン順次画家のモーションに適応補間方法および表−に
胸する。
従来技術 このような形成の方法は公知である(「モーション−ア
ダブナイブ・インターポレーション・オブ・テレビジョ
ンフレーム」不トンバリ/ロビンス者、および「モーシ
ョン・アダプティブ・インターポレーションΦオブ・エ
リミ不イティド TV−フレーム」ベルグマン者、いず
れもカナタ、モントリオールにおけるピクチャ・コーチ
ング・シンボジウA1981の中で発表されたもの)。
ディジタル テレビジョンの順次画像の伝送込度の低数
のために、いくつかの提案が発表された。これらは生に
送信側で勉つかのテレビジョン枳次廟像(テレビジョン
フィールドないしフレーム)を抜かし且つ受1a側では
1IIII像倫闇方法を採用している(前述のネトラパ
リ、ペルグマンの論文ならびにクリ−の論文[コディー
ルング・フォノ・7エルンf−ジ/’f−ル・ヒュアΦ
二−ドリダ・ユーパートラーグングスビットラーテン(
低い伝送ビットレートのためのテレビジョン信号の符号
化)」ハノーバー大学1978牛)。
クリ−によって提案された補間方法は比較的簡単である
。七′こでは抜かれたフレーム内の1未(Pe1s )
のh度が、伝送された画滅中の相応1−るll1lI系
(Pe1s )から時間的平均として得られる。この方
法の欠点は、励く画1s!領域の再栴成が不九分なこと
である。純粋に時拘的な補間だけでは、緩−慢な動きの
場合に輪郭が太く座りつぶされることになる。逆に速い
動きの砺会、この袖筒方法では勤<1[I!I歇部分か
多部表示されることになり、これは練入−尿において、
丹生される動きがギャップのあるものになる。このよう
に欠点を改心するために、通応桶間方阪か一発された(
ネト2パリ、ベルブマン;上ml参照)0この一合、刊
傅取すべさテレビジョン幽諏がゼグメント化装置を用い
て静止成分と励成分とに分解される。次に動領域円の各
1系が移動−の基準蝕奮侍るために変位予測装置に供給
される。動<m謔饋域における脚枇・16号の補的のた
めに、伝送されたl[III揮の、その−碌における位
置から相応に変位したm木馨几いることかできる。この
補間方法を用いると、1m7J’な変位については画像
品質がらに見えて改悟される。
しかし詳しい餠究によれは、このモーションに適応した
補間方法は、大ぎな変位の蝙せにはそこで用いられる変
位予測装置およびt゛り゛メント化装置のh度が想いた
め隘差を住しることがわかった。
従って不発明の目的は、旨順に述べた形式の方法を・、
怖商がより確笑且っ正侮になるように改も・することに
ある。殊に大きな風位に対しても1111IAg品負な
払な5ことな(指間を行うことかできるようにすること
にある。本@明の目的はさらにこの方法を実施するのに
急した装置を提供することである。
この目的は、本発明によれは旨銅に込べた形式のモーシ
ョン逸応鶴間方法において、テレビジョンll1II獄
をさらに、動きによって拘び見えるようになる背景領域
ないし動きによって新たに憶われる背景領域にゼグメン
ト分解して、全部で4つの互いに異なる%黴を示す、ゼ
グメント情報を散り出し、これら4つの異なる特徴を示
すセ゛り゛メントO1報と、各ll1il系についての
変位とから−モーション適応補間フィルタに対するフィ
ルタ・旅叔の111Ii馨恢出し、咳ンイルタ・糸数の
組を用いて、伝送されなかった画my!−yA住または
補間することにより解決される◇ さらに本発明によれは、この方法な実施づ゛るための装
置は次のような耐賊馨有1−ること馨臀黴とする。即ち
モーション處応袖を一器に2つの伝送されたテレビジョ
ン画一のための2つの画像メモリと、2つの双一次ネ出
IIJ召赫と市U剣1町uしな係数評価器と、加與装飯
とが敗けられており、前記画像メモリかアドレス人力O
IOン宵えており、該アドレス入力翻馨介して1iiI
I泳メモリに、谷々M+価すべき画先に関する位fak
−情報が、変位予測器を用いて検出された振数の敦位子
側伝を加昇ないし減算して供給可能であり、筐だxiJ
記m隊メモリは各々4つの、双−次輛間器の入力側と接
続された、各々4つの隣接するl[!II系なφL出丁
ための出力側を有しており、双−次輻I′MJ器は6各
2つの別の入力5lll v 宵えており、販別の入力
11!It備えており、該別の入力側を介して風位予測
値の振数でない端数が供給可能であり、制卸可能な係数
if?価装龜は、各々双−拭袖陶器の出力側に接続され
ていて双−次補間器で入廷された節度イMまたはクロミ
ナンス@iを画像の動きについての特徴を示すセグメン
ト情報に依存して計価し、該係数評価装置の出力側か加
昇装置の入力側に接続されている。
実施例 次に不発明の実施例を図面な用いて詳細に説明する。
゛弗1図の、不発明の方法な実施した装置の実施例にお
いて、不発明の尿埋娶貌明する。モーション雇応補間器
は3故に栴成されており、セ゛グメント化・風位予測装
置ri、 SDRとフィルタ保畝逸応装*FOAと6次
元輛間フィルタF工Rとを含んでいる。入力11!+ 
1にはテレビジョン順次I[llI泳(ディジタルビデ
オ信号)が供給される。これらはセ゛グメント化・変位
子側装置B1によっても6次元備間フィルタF工RKよ
ってもf′F価される。壱H1ド、1フィルタF工Rは
制御人力114118t4有しており、この入力側かフ
ィルタ詠畝患応装置IFOA K接続されている。フィ
ルタ赤叔一応転置FOAの入力側は、ゼグメント化拳涙
位予測装置BDBの出力48号が加わる。補間器の第1
捩BDBEには2つの伝送されたテレビI[!I11#
i!(フレーム)が中間記憶されて、適当1瓜セ゛グメ
ント化刀式な用いてセ゛グメントごとにNp的成分と、
動的成分と、動きにより丹び見えるようになる背景と、
動きにより納たに蝋われる背景とに分解される0ゼグメ
ント情報および変位予測臘抽ついて、各桶閥丁べき=系
(Pe1)に河して堰切なフィルタ係数の組か帛2段F
OAにお(1て犬建される。
第3段F工Rは抜かれたl[i11歇の眸阪ン、伝送さ
れたl1II鍬に基いて恨出し、込伯狽りで抜かれた園
泳の4kj構成のための輛闇器ン使用してまたは伝送さ
れたフレーム馨用いて補足的mJI課を検出する0この
補足的に先住されるlI!11諏′i&:各々、何年モ
ニタM上に8A準化されて衣わされるl[!II泳同に
ぺ示することにより、モニタの画−線返し7I8Il?
&畝ン^めるのである。これにまり悔渠テレビゾヨン伝
送方式の原のフリツカン肋止することかでざるO 抜かれた、または補足的に発住丁べきテレビ画像の補間
のために、4つの分訓可能な哲徽ン示1−セ゛グメント
情報に対して一素肌豹ないし仕様(Pel−Verei
nbarung )が必賛である。その際、各ゼグメン
トには1つの%自のフィルタ係数の組か船尚てられてい
る。
第2−は静止した背景の前方に動く物体が存在する6つ
のm接連続するI&liI隊を用いた、上記の一系規約
に対する一例を示す。1敏に−i内のM il 1tv
@iは静止した背景と変位jt dx/aだけ衷位した
物体とから成り、物体m外の左Ii#に静止した背誠が
児える。この背iSt城は画線に−2ではまだ憶われて
いたものである。1蒙に−1の吻S+視界の右側には、
1諌kにおいて伽ゎれる静止した背景がまだ見える。抜
かれた1I111諌に−iv内樗賊するために、ないし
はalII歇に−1を惰光的に兄住するために、各ゼグ
メントン、伝送されたum隊から第2−に示す矢に)」
に示すように補間しなけれはならない。
次に伽間丁べきIi!1wRのゼグメント化方法につい
て、側3−のブ四ツク崗路凶を用いて静軸に説明する。
ル3図によれは、6つのま続する相応のill1911
1!工に−H1工に%”k−2に開するテレビジョン信
号の1Ilil家間差Δ工に−2、ないしΔ工に十?が
検出される。これらの11!11111絢差1ム号Δ工
1(−2−ないしΔ工に+、は閾値02mリミッタ坂T
IILに供給される。この設置の出力には2つの一理笈
数Δi□−8およびΔik+J1か住する、この−理涙
献は3つのiI!II蝕内の不諷狽城と友化する顎叡と
に対するマスクを供給する・俊貌の組み合せ故LO13
において次式を用いて、各II!II系に、4つの先に
定義した特徴ン示す画諏ゼグメントのうちの1つが割箔
てられる。
Δik−g & Δik+la −blΔ1に、& Δ
ijc++1− bl!Δ’に−1& Δik+4− 
b3 Δ1k−1a& Δ”k+a −b。
ilu歇の動領域において、髪位予捌は涙位d工に関す
る次のような711m式に蕪いて行なわれる。
なおWは矩形の画像惑′%:表し、1は丹卸ステップを
表子。飯直方向yについては変位d7が同殊にして検出
される。この’1x(iJに対する関係が再帰式であり
、この式を用いてダ「たな予測値dxci)が常に直前
4Cf!iL出された予測値dX(i−IJと補正値と
から検出される。最初のステラfにおいてdX(1)は
dxtt−g−Oyy用いて検出され、距2ステップに
おいてdx(i+、)の検出は、褐1ステップで検出さ
れたdXCI) t’用いて行なわれ、以下同様の過程
が続く。亀4園に示すように、゛1ム号入力14111
′および2′に供給される画像工k(工。
および工に−Q”−dx)(1−xJの差が誠舅器B1
%:ブトして形成される。両画歇工k(X)および工に
−2(x−aエノは一□、は執分捩D7およびD2を介
して係結されるので、憾分捩の出力側にはOIIllI
gの1階尋関数が散り出される。乗算器M1およびM2
には句加的に系′J4.鰺AKKが収けられてお9、l
A算器を用いて、乗算された信号が累算される。冥施例
ではこの累算が―歇窓Wに且つて行なわれる。乗算器M
1の謁1人力餉には、倣分段D1の出力(W号が供給さ
れ、釆算器麺1の紐2入力端には赦′i4.器81の出
力16号か84帖される。乗J−M2には、頒分叔D1
の出力16号と加Ji、−A10出力佃号とが供給され
、この加算祷は両値分段DisaよびD2り出力16号
を加算する。 h’J X 器Q K jlle X器
M1およ’tVtlv出力1g号か供給され、割昇の柑
釆か係数2で息み付けられる。夾除の予m1J1直d工
(1)は、礁昇器82を用いて最後の^細ステップにて
検出されメモvsprc記憶された予測値と、輛止亀細
ち割′J#、器qの出力1g号と馨結合することによっ
て得られる。メモリ#3pは先に検出された↑神」箇の
読み込与のために礁其4a82の出力側3と接続されて
おり、出力−3は1■1#PK表直の出力細ゼ形凧して
いる。信号工k(工、および 工に−g(z−az〕(1−IJ ンい”)Lヨに#P
F1uテ! 4ヨ5にするために、装置の信号人力1#
 1’に1b号勉錫装置(図示せず)が前置接続されて
おり、この装置が輝度1g ’lj II(工)を第2
フイールドの持絖挾出−11延方沃が他の子細方法に比
べて良好なコンパーービンス(−差の少なさンと尚い正
確さを有することがわかった。
七゛グメント情報と賀位子細埴とに応じて各副系VL対
して段FOAにおいて、多次元(を量的および時間h−
J)佃間フィルタに約する特有のノイルメ称献の組か因
矩される。第5図は鯛いた一系の一合のi11分的詠数
次犀につき略示するものであり、m1jlフイールドに
−2およびにρ)ら埠L−1ei号’に−1(”eV)
 Y桶間1−べ841’)とTる。仁の鯛1日号は@J
宵域に所−する。位置Cx、y)の良位予關臘は―泳フ
ィールドkにのみ該幽し、umdk −1には進用でき
ないので、この賀位予側りは、h & (M 9工)g
−1(” s 7 )に対応する。その誠1IIII第
から一系へり変位が一定であると仮矩されている。この
とき補間される琳曳籠は久のような式でめられる。
工z−ICX 、7)−&に−B (X−dz/2.7
−dy/2) ”工、−2(X−dx/2.7−d、/
2)十a3.(x+%/2t7+dy’2J”II(x
+dx/2.y+d、/2)このとき係数 &に一2CX−dx/2m!−dy/2) −1/2a
)t (X +6x/217 +dy/2) m 1/
2が用いられる。
&数でない変位の揚台、例えは(6,5pθl/1−7
 pel ) 、輝71!E1a (1タ&7− りt
” ミナ:i ス11kl )工に−g(X−d、/2
’+7−dy/2) および工z(jc +6x/2.
7+dy/2)が軸間された値であり、この餉は4つの
圓渋した画素のjIil[&111iな評価する双−次
輛闇により得ることかできる。1つより多くの画線が泳
かれているとき、伝送された画庫の時1&l」間隔に応
じて式1k−1(” e 7 )中の詠叙tLk、 a
)、−2の変位−息み係数を選定しなけれは7よらない
。静止した背景に対しては烏良伽はtk廟的時間匍聞に
よりめられる。例えは ak−2(X@7) −1/2 ’に’ ” s 7 )纏1/2゜ 補間丁べきth像中で、見えるようになる背景ンよいし
着[たに徨れてしま5背′#、IIc害ll当てられて
いるゼグメントに所属するIIIIIwR領域において
は、正確に杓徊成ないし補間するために、ゼグメント1
*報も食位予鉤敏も増電しなければならない。
慎重されたセ゛グメン)r*+たIIcIaわれる背景
」は、幽&kにしか朕当せす、補間しなけれはなら7よ
いIIIIl泳に−1には該当しないので、付加的に&
位予測値(この場合2で割った亀)″Ik:絆価しなけ
れはならない。このような変位ベクトルかセ゛グメン)
r、lrたに憶われる背景」を指しているとさ、対応す
る画素もゼグメント「新たに覆われる背景」にF9r)
I4する。対応する11111尾は係数 ak−”xt71 m 1 akcXe’!り −0− な用いて拘栴成ないし発生される。その池の場合、&恒
ベクトルは動穎城F’9に軒端し、対応するi!lI系
はyJJt114域に所属するものと決定される。
ゼグメント「見えるようになる背景」についても同様の
判断方法が几いられる。
亀6図はモーション虐応補間フィルタF工Rのプレツク
回路−を示す。−1Mk −2およびkに対して各々1
つのメモリ8p 1およびHp lが設けられている。
アドレス人力1141IA 1 # A lないしム3
th4t’介してこのメモリに各々位置(x、y)十/
−十(予測愉)が震位予紬器の出力伽から供給され、評
しくは、X方向における予測に対するM数の子阿匍−A
ixよひA3−と、y方向における置数の予測値−A2
およびA4−のみ供給される。双一次の竪關的−?lt
I向器−B工1はl1ll掘に一2用、BI2は1Il
Il隊に用−には、6各メモ!j Bp 1およびBp
 2のうちの1つρ・ら、4つのwj4接する画素が、
人力餉x 1〜x6ン介して供給される。人力1111
〜E4Jh:弁し又、?ItIt山器Bx1およびBI
2に各々友位予醐憧の端数d工およびdyが供給される
。この端畝は振数の諷位予掬値(人力*JA1〜A4)
に対しては布地しなくてよい。補間器B工18よひBI
2は、各々4つの脚接する幽g (pels)と瑞叙d
工、d7とから食付ベクトルl/4端の輝度値(または
り誼ミナンス憧)な決定1−る。
く第1衣) このイム号1k−2(x−?、y−9) および工k(
x+dt” r y十¥〕は、絽1表に従って所属の係
数ak−2およびakを用いて評価され、褐1我にはセ
9グメント情報bl〜b、がIIJ込のように記入され
ている。係数評価された1H号は加%映直8Eで加算さ
れ、その結果補間器出力舊Uに、モニタMでの表示のた
めの補間されたm木工に−l(X+73を得ることがで
きる。互いに真なる惰間信号工に−l(X * 7 )
が各ゼグメントtill報bI K m 遅L ”’C
1やはり亀1表に示されている。第6図の動きに依存す
る補n!Jフィルタのブロック回路図と、フィルタ係数
の決定りための第1衣とは、偶叙査目のl1II像ごと
に伝送される嚇合几にフィルタか設定される場合を示し
ている。n食目の園隊ごと処しか伝送されない一1#会
であってm會目の鯛歇(m=1,2、・・・n−1)か
補間されるとぎ、ゼグメント情報bl、 b4では保f
faiおよびak−; t’次のように設定しなけれは
なうlよい、即ち、 ak−2−−1ak−70 変位ベクトルDの方向を知ることによって−He録され
た信号ンモーション虐応フィルタを用いてこの方向にろ
成子れは動く刈赦物馨歪1ギることなく、ノイズン大幅
に抑圧して丹庄できる。
発明の効果 また、伝送または記録されたテレビジョン信号の丹住、
例えはビテオレコーダンhいた拘住の際の雑廿馨抑圧す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はモーション4応ll111泳怖間器ノフロyり
回路図、第21は極々異なるゼグンントに対する動きに
依存する補間を説明する1lll!r繍図、側31は1
泳のゼグメント化装置のブロック回路図、褐4図は変位
の決定のための一仄元装置の叔逸応装置

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、少なくとも2つの伝送されたテレビジョンII!I
    I鑓から、伝送されなかったテレビジョンノ社次画*”
    t−形成し、その際受信されたテレビジョンmJ像を静
    止紙分と動成分とにゼグメント分解し、MJ酸成分対し
    てIIIII木ごとに変位な拠定する、伝送されなかっ
    たテレビジョンノ貝次画碌のモーション適応補間方法に
    おいて、テレビジョンli!II隊馨さら処、動きKよ
    ってhび見えるようになる背景領域ないしは動きによっ
    て兼またに援われる背を領域にゼグメント分解して、全
    部で4つの互いにJ!なる特徴な示す、ゼグメント情報
    な取り出し、これら4つの異なる% (a ’&示すゼ
    グメント情報と、各1木についての風位とから、モーシ
    ョン廟応輛間フィルタに則するフィルタ係数のimな侠
    出し、該フィルタ係数の?Mi’v用いて、仏込されな
    かったIjIII像′%:発住または補間することな特
    徴とする、モーション鳩応佃間方法。 2、変位な予掬偽から形成し、該子側1厘は請求められ
    た予創倣忙各々補止11i!’に付加して前たな予測値
    な取り出す愕細ステップによって最適化し、前記補正値
    の各々の除数を2つの相関値の平均値から形成し、その
    敵側1の相関値を、目下受信したi[III泳と直−U
    に受信されたim戴との相互相識の評価により取出し、
    第2の相関値を目下受信した1泳の目己相胸の評価によ
    り得る%if請求の範囲第1項1躯のモーション逸応桶
    間方法。 & モーション鳩応備間器に、2つの伝送されたテレビ
    ジョン=稼<工に−21工k)のための2つのII!I
    l鍬メモリ(’p 1 a ap l )と、2つの双
    −次袖間器(B工1 # B12)と、制御EiJ能な
    係数評価器(ak−g # ak )と、加m装厘(s
    h)とが設けられており、前記1歇メモリ(8p 1 
    a 8p 2 )がアドレス人力餉(A1゜a 21 
    A 3 # A 4 )奮儒えており、該アドレ大入力
    11111を介してl1III歇メモリに、各々評価す
    べきmxに圓する位を情@ (x a y ) Y、変
    位予測器を用いて検出された整数の変位予測値(−LL
    、瓜)ン加算(A3.A4)ないし 2 赦@(AI、a2)した上で供給可能であり、fたmu
     記m 酸メモリ(sp 1 n Bp l )は各々
    4つの、双−次惰i!j器(B工1.B工2)の入力側
    と接続された、各々4つの瞬接するFiMXを絖出丁た
    めの出力1#lllを何しており、双−久葡1&LJ器
    (B工i、B10)は各々2つの別の入力*u (j[
    f 1 # 12 ; B 3 # lit 4 )な
    備えており、該別の人力IIIIIX(+−介して変位
    予測値の整数でない端数が供給可能であり、制御可能な
    係献肝価装置(’に−2s ag )は、各々双−次桶
    向a(B1′1.B10)の出カ貴に接続されていて双
    −次補間器(nxl、nxl)で法定された綽枇iva
     (またはクロミナンス値ンを画一の動きについての%
    像な示すセグメント情報に依存して評価し、該係畝計価
    装置(ak−11ea2)の出刃物が加扉装筺(S幻の
    入力側に接続されていること’に%徴とする、モーショ
    ン適応補間装置。
JP60042045A 1984-03-05 1985-03-05 モーシヨン適応補間方法および装置 Expired - Fee Related JP2628517B2 (ja)

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DE3408061.9 1984-03-05
DE19843408061 DE3408061A1 (de) 1984-03-05 1984-03-05 Verfahren zur bewegungsadaptiven interpolation von fernsehbildsequenzen und anwendungen dieses verfahrens

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