JPS61140291A

JPS61140291A - 動画像信号の動静分離装置

Info

Publication number: JPS61140291A
Application number: JP59262038A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Furukawa; 古川　章浩
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1984-12-12
Filing date: 1984-12-12
Publication date: 1986-06-27

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）本発明はテレビジョン信号など動画像信号の動き領域と
静止領域を分離する技術に関するものである。

（従来技術とその問題点）従来動画像信号の動き部分と静止部分を分離する方法と
しては、まず動画内の各画素のフレーム差分を算出し、
その絶対値がある閾値より大である画素の集合をもって
動き部分とする方法が知られている。あるいはベル　シ
ルテム　テクニカルジャーナル（Ｂｅｌｌ　Ｓｙｓｔｅ
ｍ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｊｏｕｒｎａｌ）　Ｖｏｌ。

５０、　Ｎｏ、６．　ｐｐ、１８８９−１９１９．　Ｊ
ｕｌｙ　−Ａｕｇｕｓｔ、　１９７１にあるトランスミ
ツティングテレビジョン　アズ　クラスタズオプフレー
ム　トウ　フレームディファレンシズ　（Ｔｒａｎｓｍ
ｉｔｔｉｎｇ　Ｔｅ１ｅｖｉｓｉｏｎ　ａｓ　Ｃ１ｕｓ
ｔｅｒｓ　ｏｆＦｒａｍｅ　ｔｏ　Ｆｒａｍｅ　Ｄｉｆ
ｆｅｒｅｎｃｅｓ）に示されているように、フレーム差
分の絶対値が閾値より大である画素（以後有意画素と称
する）が同一走査線上で数画素以内の近傍に存在すると
きは、その間の画素も有意画素として有意画素の連結（
ブリッジング）をし、しかる後有意画素の集合をもって
動き部分とする方法が知られている。しかしながら、こ
れら従来の方法ではサンプリングパルスのジッタによっ
て輝度レベルが変動する場合や、入力信号に雑音が多い
場合など、本来静止部分の画素であるのに有意画素と判
定される画素が多く発生し正確は動静分離ができない欠
点があった。入力信号に含まれる雑音は、その振幅がほ
ぼ゛ランダム゛に変化しているとみなせるが、従来の方
法のように、画素毎に値との大小比較を行う方法では、
振幅値の大きい雑音を有為画素と判定することが避けら
れず、逆に値を大きくすると信号成分の変化を無視して
いまうことになる。

（発明の目的）本発明は上述のような欠点を克服し、実際の動き部分、
静止部分に対応した正確な動静分離を行う装置を供する
ことを目的とする。

（発明の構成）本発明は過去の画面を記憶する手段、記憶された過去の
画面と現在の画面の間で空間的に対応する位置の画素の
輝度振幅値の差分を算出する手段、算出された差分を評
価し、その評価結果について予め設定された大きさのブ
ロック毎に和を求める手段、求められた和を第１の評価
値として記憶する手段、記憶された複数の第１の評価値
を用いて各ブロックの第２の評価値を求める手段とから
なる構成を成している。

（発明の原理）本発明においては、まず画素毎にフレーム差分の絶対値
を求めるものとする。第２図にフレーム差分の絶対値の
大きさとその発生頻度を表すグラフの一例を示す。この
図に示されているように一般にフレーム差分値はゼロの
近傍に強い集中を示し、その絶対値が大きくなるに従い
、発生頻度はほぼ単調に減少しており、雑音に由来する
ものと実際の動きによる輝度変化に由来するものの区別
はつけられない。従来の方法では、ある閾値（図中Ｔ）
より大であるものを有意画素としているため、Ｔより大
きな値を生じる雑音の影響を除くことができなかったの
である。ところが雑音は画面全体で児ればほぼランダム
に発生しており、従っである広さの領域で積分すれば、
その領域の位置によらず雑音によるフレーム差分絶対値
の和はほぼ一定の□値を示す。第３図は画素を３画素３
ラインのブロックに分割した例でり、ＦＬ　Ｊは画素（
ｉ、　ｊ）のフレーム差分値である。

を画面内の各ブロックについて演算すると、その発生確
率は第４図に示されるように、ひとつのピーク（図中Ａ
）をもつ場合が多い。このピーク値Ａは雑音により生じ
るフレーム差分の絶対値の平均レベルをブロック内で積
分した値に相当し、画面内に動きがない場合はほぼ一定
の値を示し、またブロックが動き部分にある場合は、こ
の一定の値に動きに由来する輝度レベルの変化が重畳さ
れる。

本発明においては各画素のフレーム差分値の絶対″　値
をブロック内で加算し、この結果をそのブロックに対す
る第１の評価値とする。あるいはフレーム差分値の２乗
和、またはフレーム差分値の絶対値がある閾値より大と
なる画素（有意画素）の個数を第１の評価値とすること
も可能である。

次に上述の方法で得られた各ブロックの第１の評価値か
ら、時間的空間的に近傍のものを用いて第２の評価値を
求める。たとえば該当ブロックの第１の評価値をＸｉ、
第２の評価値をｙｉとし、更に空間的ににブロックを離
れたブロックあるいはにフレーム以前の第１の評価値を
Ｘｉ−にとする。このとき次式術：重みづけ係数、Ｙ、＝ｂｘ、＋ｂ”ｘＩ−、＋ｂ３ｘ、−、＋−＝　　
−−曲（２）ｌｂｌ＜１、などの変換式により各ブロッ
クの第２の評価値を求める。得られた第２の評価値を予
め設定された閾値と大小比較し、大であるならば該動ブ
ロックは動領域内にあるとし、そうでないならば静止領
域にあると判定する。

本発明において第１の評価値を第２の評価値へ変換する
過程は、動領域を連結したり逆に静止領域を連結する処
理となっている。たとえばある大きさのブロックに対し
、その内部の画素のフレーム差分絶対値を加算した結果
の例を第７に示す。これは本発明における第１の評価値
の例であるが、この値に対し、ある閾値（この場合２０
０）との大小比較を行って動静分離を行うと、図でもわ
かるように動領域内に静止領域が発生し虫喰い状になる
場合がある。これに対し、たとえば該当ブロックと左右
のブロックの第１の評価値を１：２：１で重みづけし、
即ち上述（１）式のに＝１、ａ−□＝１、ａｏ＝　２、
ａ１＝１として第２の評価値を求めたものが第１図であ
る。これを第７図同様に閾値との大小比較で動静分離す
ると第７図で見られる虫喰いを除くことができる。

実際、画面内で動領域は虫喰い状に散在することはない
ので理にかなった処理である。また帯域圧縮符号化にお
いて、この動静情報を利用して動領域のサブサンプル（
適応サブサンプル）や静止領域に対する適応量子化を行
う場合、虫喰い状に動領域が散在すると、サブサンプル
とノーマルサンプルの領域、あるいは異なる量子化特性
を持つ領域が交互に出現する部分が多くなり、視覚特性
状かなり目障りな劣化がもたらされるが、動領域がひと
つのかたまった領域として連絡されていると、この劣化
は大幅に低減される。

（実施例）次に第５図、第６図を用いて、本発明を用いたフレーム
間符号化装置の実施例を説明する。

まず第５図、線１０００より入力された入力画像信号は
、フレームメモリ１０で１フレ一ム時間遅延され減算器
１１でフレーム差分値が算出される。この結果はブロッ
ク内加算８１２へ出力される。ブロック内加算器１２は
、絶対値算出部と必要分のラインメモリ、加算器の順で
構成され、予め設定された大きさのブロック内に存在す
る画素のフレーム差分絶対値をブロック内で加算し、こ
れを第１の評価値として線に１４線に１３を介して乗算
８１４と遅延回路１３へ出力する。あるいは絶対値算出
部、比較器、必要分のラインメモリ、加算器の順で構成
されブロック内の有意画素の数を求めて同様に、これを
第１の評価値として乗算器１４、遅延回路１３へ出力す
る。遅延回路１３は第１の評価値を１ブロック時間、ま
たは１フレ一ム時間遅延させるものであり、本実施例の
場合１〜４ブロック時間または１〜４フレ一ム時間、第
１の評価値を遅延させその各々を乗算Ｓ１４へ出力する
。乗算器１４は遅延ないし、または遅延された第１の評
価値に対して、各々予め設定された係数（ａ２．ａ、、
　１．）、１−０．　ａ−−を乗じ、この結果を加算器
１５へ出力する。加算器１５はこれら乗算器からの出力
を加算し、その結果を第２の評価値として比較器１６へ
出力する。比較器１６は第２の評価値と予め設定された
閾値との大小比較を行い、第２の評価値の方が大である
ときは、該当ブロックが動領域にあるとして１を、そう
でないときは静止領域にあるとして０を内挿回路２３、
圧縮符号化回路２２へ出力する。

遅延回路１７は比較ｒ＃１６から出力される該当ブロッ
クに対する動静判定結果が、以降説明を加えるフレーム
間信号化と時間位相が合うのに必要な時間分、入力信号
を遅延させ減算器１８へ出力する。減算器１８は、入力
信号からフレームメモリ２０より入力される１フレーム
以前の局部復号信号すなわちフレーム間予測信号を減じ
、その結果を予測誤差信号として量子化器１９へ出力す
る。量子化器１９は予測誤差信号を量子化し圧縮符号化
回路２２と加算器２１へ出力する。加算ｆＰ２１は量子
化された予測誤差信号と線２０２１を介して供給される
。−予測信号を加算しこれを局部復号信号として内挿回
路２３へ出力する。内挿回路２３は線１６２３を介して
ゼロが供給されるときは、加算器２１から入力される局
部復号信号をそのままフレームメモリ２０へ出力し、ｌ
が供給されてサブサンプル処理が行われていることを示
しているときは、周囲の画素の局部復号信号から内挿補
間を行って間引かれた画素の局部復号信号を作りフレー
ムメモリ２０へ出力する。フレームメモリ２０は局部復
号信号を１フレ一ム分言己憶するものであり、入力され
た局部復号信号を１フレ一ム時間遅延させて減算器１８
と加算器２１出力する。圧縮符号化回路２２は量子化器
１９から供給される量子化された予測誤差信号を、たと
えばハフマン符号などに変換して圧縮符号化する他、線
１６２２を介して供給される動静情報が１であるときは
、たとえば１画素毎に間引いてから圧縮符号化して出力
端２０００へ出力する。

第６図は第１評価値から第２の評価値を得る部分以外は
第５図の実施例と同一であるので、重複しなし）部分の
みを説明する。即ち、ブロック内加算器１２から出力さ
れる第１の評価値は乗算器１４で予め設定された値すを
乗じられ、遅延回路１３と加算回路１５へ出力される。

遅延回路１３は各々１ブロック時間、または１フレ一ム
時間入力信号を遅延させる。

結局第１の評価値は、１ブロック時間、または１フ　、
レーム時間Ｍ延する毎に係数すが乗しられ加算器１５へ
出力される。加３Ｅ器１５は乗算器の出力を加算し、こ
の結果を第２の評価値として比較器１６へ出力する。以
下は第５図の場合と同様である。

尚、本発明においてはフレームメモリ１０をフィールド
メモリとしても同様に実現可能である。但しこの場合イ
ンクレース走査のため、静止画に対してもフィールド差
分が必ず生じるので、これに相当する分フィールド差分
絶対値のプロ・７り内総和に対する閾値、あるいは有意
画素を決定するためのフィールド差分絶対値に対する閾
値を高く設定する必要がある。

（発明の効果）　、以上本発明によれば、雑音に由来する動静判定誤りは、
著しく低減されて正確な動静分離が実現され、この情報
を用いて予測符号化帯域圧縮方式の効率の向上が可能と
なるなど、本発明を実用に供することの意義は大である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による動静分離結果を示す図、第２図は
フレーム差分絶対値と発生頻度の関係を表す図、第３図
は画面・内を３画素、３ラインの小ブロックに分割した
例を示す図、第４図はフレーム差分絶対値をブロック内
で加算したものと、その発生頻度の関係を表す図、第５
図・第６図は本発明の実施例を表す図、第７図は従来技
術による動静分離結果を表す図である。図において１０・・・・・フレームメモリ　　　１１・・・・・減
算回路１２・・・・・ブロック内加算器　　１３・・・
・・遅延回路１４、−　　乗算器　　　　　　　１５・
回加算器１６・・・・・比較器　　　　　　　１７・・
・・・遅延回路１８・・・・・減算回路　　　　　　１
９・・・・・量子化器２０−−−−−フレームメモリー
　　２１・・・・・加算器２２・・・・・圧縮符号化回
路　　２３・・・・・内挿回路である。亭　　７　　図

Claims

【特許請求の範囲】

過去の画面を記憶する手段と、該記憶された過去の画面
と現在の画面との間で室間的に対応する位置の画素の輝
度振幅値の差分を算出する手段と、該算出された差分を
、その絶対値に対して単調増加の関係にある他の数値に
変換し、該変換結果について複数個の画素からなるブロ
ック毎に和を求め第１の評価値とする手段と、該第１の
評価値を記憶する手段と、該記憶された第１の評価値の
中で当該ブロックおよびその近傍にあるブロックの評価
値を用いて第２の評価値を求める手段と、該第２の評価
値と設定された閾値とを大小比較し、該ブロックが動き
領域に含まれているか静止領域に含まれているかを判定
する手段、とを具備することを特徴とする動画像信号の
動静分離装置。