JPS61113377A - テレビジヨン信号の動き検出装置 - 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、テレビカメラのパニング等により撮影画面
の全体が移動する時に、このテレビカメラの動きの量及
びその方向を示す動きベクトルを検出するのに適用され
るテレビジョン信号の動き検出装置に関する。

〔従来の技術〕

高品位テレビジョン信号の伝送帯域を狭（する方式の一
つとして、テレビカメラがパニングする時のように、画
面全体が同一方向に移動する場合には、この画像を静止
画像とみなして、４フイ一ルド周期でサブサンプリング
の位置をずらすように、データ量が１／４に低減された
画像データと共に、テレビカメラの動きを示す動きベク
トルを伝送し、受信側では、４フィールドの期間のデー
タを用いて１フィールドの画面を再現すると共に、動き
ベクトルに応じて座標軸をずらしてメモリから静止画像
を読み出す動き補正を行うものがある。

このような動き補正に用いられる動きベクトルは、１フ
ィールドに１個の割合であれば良い。従来では、推定精
度の向上を図るために、画面を４分割し、各領域で求め
られた複数の動きベクトルを多数決判定或いは単純な算
術平均の処理をすることにより、全画面についての動き
ベクトルを求めるようになされていた。

１画面を複数分割した各領域ごとの動きベクトルを求め
るには、ブロックマツチング法が使用されている。これ
は、画面を多数のブロックに分け、前フレームの注目ブ
ロックと現フレームの注目ブロック及びその近傍のブロ
ックとのフレーム差を求め、このフレーム差の絶対値か
ら相関の強さを調べるものである。フレーム差は、例え
ば前フレームの注目ブロックの空間的中心の画素（代表
点）と現フレームの注目ブロックに含まれる画素の各々
との差である。この差の絶対値を１画面の４個の領域ご
とに積算することにより、各領域のフレーム差積分デー
タのテーブルが求められる。このフレーム差積分テーブ
ル中の最小値の位置がその領域の動きベクトルとして検
出される。

Ｃ発明が解決しようとする問題点〕 従来のテレビカメラの動きベクトル検出装置は、以下に
述べるような欠点を有していた。

第１に、各領域のフレーム差積分テーブルから求まる動
きベクトルは、その領域の絵柄によって信頼性が異なる
。例えば、空とか海のような低周波成分の多い領域では
、フレーム差積分テーブル中で最小値の近傍の分布がな
だらかで、動きベクトルの信頼性が乏しい。一方、細か
い絵柄の高周波成分の多い領域では、分布が急峻となり
、動きベクトルの信頼性が高い。従来の装置は、このよ
うな絵柄による信頼性の違いを考慮していなかった。

第２に、各領域で雑音や動き物体等の影響の受は方が異
なるために、各領域の動きベクトルの検出精度が異なる
。つまり、雑音や動き物体の少ない領域では、殆どの画
素が動きベクトルの位置でフレーム差が最小となり、単
一の極値を有する分布が得られる。一方、雑音や動き動
体が多い領域では、フレーム差の分布は、複数の極値を
有するものとなり、かかる領域で検出された動きベクト
ルの精度は低い。従来の装置では、このような雑ｆ９ｅ
ｓ′１″″″％　（’）’！５９　ｉ’＊ｔｉ　；ｇ　
ａ”’Ｃ°゛４”°“・　　　４・１この発明の目的は
、従来の動きベクトルの検出装置が持つ欠点を除去し、
各領域で求められた動きベクトルの信頼性及びそれらの
信頼性を考慮して、全画面の動きベクトルとして妥当な
ものを検出することができる動きベクトルの検出装置を
提供することにある。

この発明の他の目的は、ハードウェアの規模が大きくな
らず、簡単な処理で妥当な動きベクトルを検出すること
ができる動きベクトルの検出装置を提供することにある
。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、１フィールドの画面７０を分割して形成さ
れる複数の領域７１Ａ〜７１Ｄごとに、前フレームとの
フレーム差の絶対値を積分し、このフレーム差積分デー
タから複数の領域７１Ａ〜７１Ｄごとに動きベクトルを
検出する手段６５と、複数の動きベクトルの夫々により
、１フィールドの全体の動き補正を行った時に生じる残
留偏差を算出する手段１５．１６．１？、２５，２６゜
２７．３５，３６，３７，４５，４６．４７と、複数の
動きベクトルの夫々の残留偏差が最小となる動きベクト
ルを選択する手段５．６と、を備えたことを特徴とする
テレビジョン信号の動き検出装置である。

〔作用〕

動きベクトルは、１フィールドの画面を例えば４分割し
た領域７１Ａ〜７１Ｄの夫々について求められる。この
４個の動きベクトルの中の１個のものが１フイ一ルド全
体に関する動きベクトルとして選択される。この選択の
基準は、４個の動きベクトルが夫々自己の領域及び他の
領域にあてはめられて動き補正を行った時の残留偏差が
最も小さくなるように定められる。このようにして定め
られた選択の基準は、残留偏差のみならずフレーム差積
分データの分布の傾きの急峻さの程度をも反映したもの
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。この一実施例は、１フィールドの画面を４等分し
た各領域毎に求められた動きベクトルの中から、信頼性
が最も高いものを選択するようにしたものである。第１
図において、１，２゜３．４で示される入力端子に各領
域で求まった動きベクトルｖ　（ｘ＋　、３’＋　）、
ｖ　（ｘｚ、ｙｚ）。

Ｖ　（Ｘ３．　　ｙ３）、Ｖ　（Ｘ４．ｙ４）が夫々供
給される。

これらの動きベクトルの検出について、第４図、第５図
及び第６図を参照して説明する。第４図において、５０
がテレビカメラにより撮影され、ディジタル化されたデ
ィジタルテレビジョン信号の入力端子を示す。このディ
ジタルテレビジョン信号が代表点抽出回路５１及びブロ
ックデータ抽出回路５２に供給され、この代表点抽出回
路５１の出力に得られる代表点の画素データが代表点メ
モリ５３に供給される。この代表点メモリ５３に記憶さ
れる代表点の画素データは、前フレームのものである。

ブロックデータ抽出回路５２は、現フレームに含まれる
ブロック毎の画素データを抽出して減算回路５４に供給
する。この減算回路５４により、ブロック内の各画素に
ついての前フレームの代表点との差即ちフレーム差デー
タが求められる。このフレーム差データが変換回路５５
に供給され、絶対値に変換される。

一例として、１ブロツクの大きさは、第５図に示すよう
に、水平方向が３２サンプル、垂直方向が８ラインとさ
れている。従って、１ブロツク内には、２５６個の画素
が含まれている。代表点は、１ブロツクの空間的な中心
に位置する画素データである。

変換回路５５からのフレーム差データの絶対値が積算回
路５６に供給され、フレーム差データの積算値がスイッ
チ回路５７に供給される。フレーム差データは、第６図
に示すように、１フィールドの画面７０を４分割してな
る領域７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃ，７１Ｄ毎に求められる
。積算回路５６からのフレーム差データの積算値がスイ
ッチ回路５７により領域毎にグラフメモリ６１，６２゜
６３．６４に振り分けられる。グラフメモリ６１は、領
域？ｌＡ内に含まれる各ブロックのフレーム差データの
絶対値の積算値（フレーム差積分デ　　　　　　−、１
′−タ）を記憶する１ブロツクの容量のメモリである。

グラフメモリ６２，６３．６４の夫々も、同様に、領域
７１Ｂ、７１Ｃ，７１Ｄのフレーム差積分データを貯え
る。

これらのグラフメモリ６１〜６４の夫々に貯えられてい
るフレーム差積分データは、動きベクトル検出回路６５
に供給され、フレーム差積分データの最小値から各領域
の動きベクトルが検出される。また、この最小値とグラ
フメモリ６１〜６４のフレーム差積分データが選択基準
発生回路６６に供給される。この選択基準発生回路”６
６から、４個の動きベクトルの中で、最も信頼性の高い
ものを選択する選択信号が形成され、この選択信号によ
って、選択回路６７が制御され、出力端子６゜８に１フ
ィールドの動きベクトルが取り出される。

グラフメモリ６１〜６４は、リアルタイムで入力される
ディジタルテレビジョン信号を処理するために、夫々２
個のメモリバンクを有する構成とされる。このメモリバ
ンクの一方にフレーム差積分データが書き込まれている
フィールドでは、その他方からフレーム差積分データの
読み出しがなされると共に、動きベクトルの検出及び選
択が行われる。

第６図において、実線で示すように、領域７１Ａから７
１Ｄの夫々の動きベクトルが同一となる場合は、理想的
な場合である。実際には、画像の絵柄（低周波数の絵柄
か、高周波数の絵柄かの違い）や、動き物体の影響によ
り、各領域毎に求められた動きベクトルの信頼性の程度
が相違している。また、第６図において、破線で示す動
きベクトルは、テレビカメラがズームア・ンブした時の
もので、この時には、４個の動きベクトルが中心から放
射状に広がるものとなる。

第４図における選択基準発生回路６６及び選択回路６７
が第１図に示す構成とされる。第１図における入力端子
１〜４に供給される領域７１Ａ〜７１Ｄの夫々の動きベ
クトルは、動きベクトル検出回路６５により形成された
ものである。（Ｘ、。

ｙ＋）＋　　（ｘｚ、ｙｚ）、　　（Ｘ：ｌ、ｙ：＋）
、　　（Ｘ４、）’４）は、夫々グラフメモリ６１〜６
４のフレーム差積分データの分布の中の最小値の位置で
ある。

第１図において、１１，１２，１３．１４で示される入
力端子にフレーム差積分データＨ１（ｘ１＋　　ｙｌ）
、Ｈ２（ｘａ、ｙｌ）、Ｈ３（ｘａ。

ｙｌ　）、Ｈ４（ｘａ　、）’＋　）が夫々供給される
。

Ｈｌ　　（ｘａ　、ＹＩ）は、領域７１Ａのフレーム差
積分データのテーブル中の最小値を示す。この最小値は
、領域７１Ａの動きベクトルＶｌ（ＸＩ。

ｙｌ）を用いた動き補正後の残留偏差の量を示すもので
ある。Ｈ２（ｘａ　、−ｙｒ　）、Ｈ３（ＸＩ　。

ＹＩ　）、Ｈ４（ＸＩ　−３’ｌ　）、の夫々は、動き
ベクトルＶｌ　　（ｘａ　、ｙｌ　）を領域７１Ｂ、？
ＩＣ。

７１Ｄにあてはめた時の動き補正後の残留偏差を示すも
のである。

グラフメモリ６１に貯えられている領域７１Ａのフレー
ム差積分データの最小値の位置を通るＸ軸に関する分布
は、ディジタルデータをアナログデータに変換すること
により、第２図Ａに示すように表すことができ、その最
小値の位置を通るＹ軸に関する分布は、第３図Ａに示す
ように表すことができる。第２図及び第３図において、
縦軸は、フレーム差積分データの値の大きさを示してい
る。

同様に、領域７１Ｂのフレーム差積分データのＸ軸方向
及びＹ軸方向に関する分布は、第２図Ｂ及び第３図已に
示され、領域７１Ｇのフレーム差積分データのＸ軸方向
及びＹ軸方向に関する分布は、第２図Ｃ及び第３図Ｃに
示され、領域７１Ｄのフレーム差積分データのＸ軸方向
及びＹ軸方向に関する分布は、第２図り及び第３図りに
示される。第２図及び第３図に例示されるフレーム差積
分データの分布の様子即ち最小値の位置、最小値とその
周辺のフレーム差積分データとの間の傾き、最小値の値
（残留偏差）は、領域ごとにやや異なっている。

第２図Ｂ、第２図Ｃ１第２図り及び第３図Ｂ。

第３図Ｃ９第３図りでは、領域７１Ａの最小値のＸ軸方
向及びＹ軸方向の位置（ｘａ　、）’＋　）における他
の領域７１Ｂ、７１Ｃ，７１Ｄの夫々のフ〜゛ レーム差積分データＨ２（ＸＩ　、）’＋　）、Ｈ３（
ＸＩ　、ｙｌ　）、Ｈ４（ＸＩ　、）’＋　）が示され
ている。これらのフレーム差積分データが加算回路１５
．１６．１７により加算されて最小値選択回路６に供給
される。第１図では、簡単のためＸ軸方向及びＹ軸方向
に関しての演算処理を分離していないが、実際には、独
立して演算の処理がなされる。

入力端子２１，２２，２３．２４には、フレーム差積分
データＨＬ　　（Ｘｚ　、Ｙｚ　）　、）（２（ｘ、　
。

ｙｚ）、Ｈ３（ｘｚ、ｙｚ）、、Ｈ４Ｃｘｚ、ｙｔ）が
夫々供給される。Ｈ２（Ｘｚ　、　　ｙｚ　）は、領域
７１Ｂのフレーム差積分データの最小値である。

Ｈｌ　　（Ｘｚ、　　ｙｚ）、Ｈ３（Ｘｚ、Ｙｚ）、Ｈ
４（Ｘｉ、）’Ｚ）は、領域７１Ｂの最小値の位置と同
一の位置の領域？ＬＡ、７１Ｇ、７１Ｄの夫々のフレー
ム差積分データである。この入力端子２１〜２４からの
フレーム差積分データが加算回路２５．２６．２７によ
り加算されて最小値選択回路６に供給される。

入力端子３１，３２，３３．３４には、フレーム差積分
データＨ１（Ｘ３．）’ｉ、Ｈ２（Ｘ３゜ｙ３）、Ｈ３
（Ｘ３，３’３）、Ｈ４（Ｘ：ｌ、’！ｓ）が夫々供給
される。Ｈ３（Ｘ：ｌ　、　　ｙ３）は、領域７１Ｇの
フレーム差積分データの最小値である。

Ｈｌ　　（Ｘ３．）’ａ）、Ｈ２（Ｘ３．）’３）、Ｈ
４（Ｘｚ、）’：ｌ）は、領域７１Ｇの最小値の位置と
同一の位置の領域７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｄの夫々のフレ
ーム差積分データである。この入力端子３１〜３４から
のフレーム差積分データが加算回路３５．３６．３７に
より加算されて最小値選択回路６に供給される。

入力端子４１，４２，４３．４４には、フレーム差積分
データＨ１（ｘｉ　、　　ｙ４）、Ｈ２（ｘａ　。

３’、）、Ｈ３（Ｘ４．）’ａ）、Ｈ４（Ｘ４．Ｙ＜）
が夫々供給される。Ｈ４，（Ｘ４　、　　ｙａ　）は、
領域７１Ｄのフレーム差積分データの最小値である。

Ｈｌ　　＜ＸＡ＝　　）’４）、Ｈ２（Ｘ４．）’４）
、Ｈ３（ｘ４．ｙｉは、領域７１Ｄの最小値の位置と同
一の位置の領域７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃの夫々のフレー
ム差積分データである。この入力端子４１〜４４からの
フレーム差積分データが加算回路４５．４６．４７によ
り加算されて最小値選択回路６に供給される。

最小値選択回路６は、上述の４つの加算出力のうちで最
小の加算出力を選択して出力すると共に、どの加算出力
が最小であるかを検出し、この検出に基づき選択回路５
を制御する選択信号を発生する。即ち、領域７１Ａの動
きベクトルを領域７１Ａのみならず、他の領域７１Ｂ、
７１Ｃ，７１Ｄにもあてはめた場合、領域７１Ｂの動き
ベクトルを領域７１Ｂのみならず、他の領域７１Ａ、７
１Ｃ，７１Ｄにもあてはめた場合、領域７１Ｃの動きベ
クトルを領域７１Ｃのみならず、他の領域７ＩＡ、７１
Ｂ、７１Ｄにもあてはめた場合、領域７１Ｄの動きベク
トルを領域７１Ｄのみならず、他の領域７１Ａ、７１Ｂ
、？ＩＣにもあてはめた場合の４個の場合のうちの残留
偏差が最小となる動きベクトルが選択回路５により選択
される。

これと共に、最小値選択回路６は、フレーム差積分デー
タの分布の傾きが急峻である領域の動きベクトルを選択
する選択信号を形成する。即ち、最小値に向かう傾きが
急峻な領域のフレーム差積分データは、最小値の位置か
ら少しずれただけでもフレーム差積分データの値が太き
（なるからである。

第１図において、１８，１９．２０で示す加算回路は、
領域７１Ａ〜７１Ｄの夫々のフレーム差積分データの最
小値Ｈ１（ｘ＋　、７＋　）　〜Ｈ４（Ｘ４．）’４）
の相を算出するものである。この和が減算回路２８に供
給され、最小値選択回路６で選択された最小値から上記
の和が減じられる。この減算回路２８の出力が比較回路
２９に供給され、端子３０からの闇値と比較される。

減算回路２８の出力が闇値より小さい時にハイレベルと
なる出力信号が比較回路２９から現れ、逆に減算回路２
８の出力が闇値より大きい時にローレベルとなる出力信
号が比較回路２９から現れる。前者の関係は、領域７１
Ａ〜７１Ｄのフレーム差積分データの分布が互いに大き
な差を存せず、従って、選択回路５から出力される動き
ベクトルが信頼できることを意味する。この場合には、
選択回路５からの動きベクトルがＡＮＤゲート７を介し
て出力端子８に取り出される。これと共に、インバータ
９によりローレベルとされた判定信号が出力端子１０に
生じる。

一方、減算回路２８の出力が闇値より大きい関係は、領
域？１Ａ〜７１Ｄのフレーム差積分データが充分に一致
したものでなく、従って選択回路５から出力される動き
ベクトルが信頼できないことを意味する。この場合には
、ＡＮＤゲート７により選択回路５からの動きベクトル
が取り出されることが禁止される。これと共に、ハイレ
ベルの判定信号が出力端子１０に生じる。このハイレベ
ルの判定信号は、動きベクトルが定まらないことを示す
。

この選択回路５からの動きベクトルは、テレビカメラの
動きを示すものである。高品位テレビジョン信号の伝送
帯域を狭くする時には、動きベクトルが伝送され、動き
補正が受信側において行われる。

〔発明の効果〕

この発明に依れば、１フィールドの画面を分割して形成
される複数の領域の夫々に関して求められた動きベクト
ルの中から、全画面に対するフレーム差積分データを最
小にするものを選択することにより、全画面に対して最
も良くあてはまる動きベクトルを１フィールドの動きベ
クトルとして取り出すことができる。

この発明に依れば、各領域の４個の動きベクトルを平均
するのではな（、選択する構成としているので、フレー
ム差積分データの最小値とその周辺のフレーム差積分デ
ータの傾斜が急峻な分布のものを１フィールドの動きベ
クトルとして選択することができる。これと共に、分布
の急峻さ及び残留偏差の両者を考慮した重み係数を発生
し、この重み係数によって加重平均を行う構成と比べて
ハードウェアの規模を大幅に小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例における選択基準発生回路
及び選択回路のブロック図、第２図及び第３図は選択基
準発生回路の説明に用いる路線図、第４図はこの発明の
一実施例の全体のブロック図、第５図及び第６図は動き
ベクトルの検出の説明に用いる路線図である。 １〜４：各領域の動きベクトルが供給される入力端子、
５：選択回路、６：最小値選択回路、８：出力端子、１
１〜１４．２１〜２４．３１〜３４．４１〜４４：各領
域のフレーム差積分データが供給される入力端子、６１
〜６４ニゲラフメモリ、６５：動きベクトル検出回路、
６６二選択基準発生回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １フィールドの画面を分割して形成される複数の領域ご
   とに、前フレームとのフレーム差の絶対値を積分し、こ
   のフレーム差積分データから上記複数の領域ごとに動き
   ベクトルを検出する手段と、上記複数の動きベクトルの
   夫々により、上記１フィールドの全体の動き補正を行っ
   た時に生じる残留偏差を算出する手段と、 上記複数の動きベクトルの夫々の上記残留偏差が最小と
   なる動きベクトルを選択する手段と、を備えたことを特
   徴とするテレビジョン信号の動き検出装置。