JPS61501672A - ム−ブメントディテクタ付きテレビジョン信号処理装置 - 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】 ムーブメントディテクタ付きテレビジ冒ン信号処理装置本発明はムーブメント（ 動く部分、　ｍｏｖｅｍ＊ｎｔ　）ディテクタ（検出器〕を有するテレビジョン 信号処理装置に関する。

テレビシロン画像品質における主要改善策は、伝送システムのラインインターレ ース・フす一マットを、映出する前にシーケンシャシフｔ−マットにアツゾコン パージ讐ンすることによって実現できる。フレームレート、即ち毎秒映出される 画像の数もまた増加することができる。失なわれたライン又はフレームを満たす ために用いられる補間（インターボレージ璽ン）スキームの選択は、局部領域に おけるムーブメント（動き部分）が存在するか否かに依存している。今、シーケ ンシャルまたは二重ラインレートのインターレースされていない７ｔ−マットへ のアップコンバージ１ンのみを考えるとする。静止したシーン（背景）では、仮 のインターボレージ冒ン（補間）が利用され、これによって失われたラインを満 すよりにするが、もしムーブメント（動き）が現われた場合には、このスキーム ではぎケおよび端部の１フリンジング（ｆｒｉｎｇｉｎｇ　）’の原因となる。

かなり大きなムーブメントの場合には、垂直方向に隣接したサンプルのみを考慮 したインターボレージ璽ンスキームを採用する必要がある。垂直方向の補間を静 止したシーンに利用しなかった場合には、このアップコンバージ賃ンの主要な利 益が無駄になってしまう。即ち、エッソフリッカーの除去が出来なくなってしま う問題があった。

本発明によれば、ムーブメントディテクタ（動き検出器）およびインターポーレ ータ（補間器）全有し、テレビジ璽ン信号を処理する装置が提供され、このイン ターポレータの動作はムーブメントディテクタからの出力に応答するようになシ 、このムーブメントディテクタにはテレビジ１ン信号全遅延するための手段およ び最新のテレビジ冒ン信号（Ａ）と遅延されたテレビジ田ン信号（Ｂ）とを比較 する手段と金設け、またこの比較手段によって比較の結果を表わす出力信号”　 Ｋ　”ｉ出力するように、この出力信号を前述のインターポレータに送給してこ れの動作を制御することを特徴とするものである。

成るア７’ａ−チによれは絶対値のフレーム差を用いるものである。

Ｋ＝ＩＡ−Ｂｌ ここで、ＡおよびＢは一時的に隣接した輝度サンプルの強度でちる。Ｋの小さな 値は静止シーンを表わし、大きな値は動きのあるシーンを表わす。所定の条件の 下においては、このようなアプローチによって、ムーブメントの誤った表示を行 なってしまう。これはインターレースによるものである。これを受信機の他の飽 で補償することができる・ 受信したピディオ中のノイズは値＠Ｋ”の中に反映される。このことはアップコ ンバータにおいて重大な問題点である。この理由は、理想的には、振幅の小さな ムーブメント（これによって小さなに値のみが発生される）信号を発生させるこ とが所望されている。

これらはノイズの中に隠れてしまうので、インターポーレージ曹ンスキームのラ ンダムな選択トなっテシマう。このことによる効果として、画備中に１ノイズが 相当程度増大されてしまう。

受信機における支配的なノイズ源としては、ＦＭの衛星送信チャネルからのもの である。これはかなシなものである。その理由は、ビディオソースとして代表的 なものとしては、スタジオＲＧＢカメラ、テレシネまたはＶＴＲにおける近い将 来のコンポーネントが考えられる。代表的な受信機における（帯域幅１１　ＭＨ ｚ　）、拡張されたＭＡＣリンクのキャリア対ノイズパワーレシオ（（、’Ｎ　 ）は１８〜２０　ｄＢ程度のものである。これは主観的に考察して標準的なＭＡ Ｃチャネルにおける１６−１８　ｄＢのＣ／１１Ｊ係数（フィギシア）に相当す るものである。この値は３１．６〜３３．６　ｄＢのウェイト評価されていない 輝度対ノイズ比率に等しいものである。

インターボレージ１ンに影響を与えるムーブメント信号＠に１に関して多量のノ イズを除去する唯一の方法としては、抜き取シスレッジ島ホールドを値′″に′ ″に与えることである。このスレッシユホールドよ）低いフレーム差のすべては 、ノイズであると考えられ、この結果、これらを無視するようにする。ここで問 題となることは、衛星リンクによって生じた比較的高いレベルのノイズに対して 、高いスレッシユホールドが必要となることである。２０ｄＢの受信キャリアの ノイズパワーレシオ（Ｃ／Ｎ　）の例においては、この抜き取シレペルをピーク のビディオ振幅の約５チにセットする必要があることがわかった。一時的なもの から垂直方向のみのインターボレージ璽ンへの変化はゆるやかなものでなければ ならず、急しゅんな変化によって視覚的なノイズが加わってしまうので、この結 果、本例においては、垂直のみのインターボレージ冒ンｔ、ピークのビディオ信 号搗幅の約１０チよシ少ないフレーム差で実行されることはない。この程度の抜 き取シによって１インターボレージ曹ン追加タイプのノイズ（１ｎｔｅｒｐｏｌ ａｔｉｏｎ　ａｄｄｅｄ　ｎｏｉｓｅ　）　’の問題点を克服出来るが、このよ うな処理によりて背景中のムーブメントを有するアップコンバータの性能が極め て低下してしまうことが知られている。連続した画像間の輝度レベルに１０％の 変化が存在すると、これによって低いコントラストの移動している（動きのある ）シャープなエツジ、または高いコントラストのソフトのエツジとなる。従って 、背景中のこのような動きのあるエツジをムーブメント信号によって１無視”さ せるか、または同様な低下によって境目をポジティブに検出するので、この結果 、インターボレージ冒ンノイズが発生してしまう。

本発明の特徴および効果は、以下に記載した実施例から明らかであシ、また添付 した図面、即ち本発明のムーブメントディテクタのブロックダイヤグラムを参照 し乍ら説明する。

ローカルムーブメントディテクタには２フィールド遅延回路１０．１１が設けら れておシ、これらによって、アナログまたはディジタル形態のテレビジ璽ン信号 の入力信号を遅延させる。これら回路１０．１１を以下のようにコントロールす る。即ち、このディテクタに供給された瞬時のサンプルＡを前のフレームの全く 同一位置に存在するサンプルＢと一緒に処理できるように制御する。

ムーブメントｔ−表示するために、これらサンプルＡおよびＢの大きさを絶対値 フレーム差回路１２に供給し、この回路の出力を量子化回路１４ｔ−経てコンパ レータ１５に供給する。このコンツヤレータ１５では量子化回路１４の出力をス レッシュホールド発生回路１６によって発生させた基準信号と比較する。

このコンツヤレータの出力を検出器の出力に隔離されたポイント除去回路１８ｔ −介して接続する。この除去回路１８の詳しい動作は後述するが、これをまたス イッチ１９に接続する。更に、これをスイッチ２０および補償遅延回路２１ｔ− 経てディテクタ回路の出力に接続する。

上述の回路の動作は後述する処よシ明らかである。

また、これら回路の性能は、スレッシュホールド発生回路１６をサンプル上およ びＢの加算を行なう回路３０の出力に接続してこの発生回路１６ｔ−調整するこ とによって向上できることは容易に理解出来る。

更に、この回路を適合制御回路（ａｄａｐｔｉマ・ｃｏｎｔｒｏｌ　ｃｉｒｃｕ ｉｔ　）　３１　ｔ−設けることによって適合させることができる。この制御回 路３１によってスレッシ為ホールド発生回路１６．量子化回路１４および隔離さ れたＩインド除去回路１８を制御するようにする。

この制御回路３１はアキ１ムレータ３３．３４の各々を経てコンパレータ１５お よび回路１８の出力からの入力信号を受信する。

前述したノイズについての記載から明らかなように、理想的なスレッシ島ホール ドよ１％ｉいスレッシ島ホールドが必要なことがわかる。しかし乍らノイズを決 定する方法、従って誤ったフレーム差の値が見つかったならば初期の抜き取）ス レッシ為ホールド値を下げることができる。この結果、ムーブメント感度が向上 するようになる。上述の回路１８によって隔離されたポイントの除去（ＩＰＲ） が実行される。

このことはプロセスであシ、このプロセスによって、抜き取シスレッジ島ホール ド値よシ大きく、この値よシ低いフレーム差によって包囲されているフレーム差 をノイズとして仮定でき、従って無視されるものである。このｒＰＨには以下に 示す４つの基本的なスキームが存在する。

（＆）水平ｒＰＲ これは最も簡単に実行できるスキームである。その理由は、これが水平方向にお いて直ぐ隣接した差としてのみ観察できるからである。スレッシ島ホールドより 低い両者が存在する場合には、中心の差もまた、例えそれの実際のレベルが何ん であろうともスレッシ島ホールドよシ低いものであると考えられる。このスキー ムの効果はＦＭリンクのキャラクタリスティックトライアンギシラスペクトルに よって更に大きく強調され得る。これによって値″″Ｋ”においてノイズスパイ クが単一のサンプルタイム（時間）中に平均のスレッシユホールドより上に存在 する確率が高くなる。ここで、サンプル時間はビディオ帯域幅に対するナイキス ト限界に近似するようになる。若し、この値“Ｋ＃がｌサンプル時間以上のスレ ッシ為ホールド値よシ大きい場合には、この回路によって影響されることはない 。このスキームの欠点は、“真実”のムーブメント（動きのある）信号が、単一 サンプル時間中のみスレッシ−ホールドよシ高い場合に、この信号が無視されて しまうことである。これは水平方向に動くシャープなエツジの場合である。

（ｂ）垂直ＩＰＲ このスキームによりて垂直方向に隣接した差＠に′が観察される。同一な考え基 準がこの水平ＩＰＲと同様に応用でき、これによってノイズサンプルを決定出来 る。同様な条件が与えられると、このスキームは水平ＩＰＲより僅かであるが良 好な効果が得られる。これは、垂直方向に隣接したサンプル上のノイズのためで あ）、６４μＳ離間すると相関性は存在しなくなる。水平サンプル間の距離よシ 大きな同一フィールド上のライン間の空間的な距離として、このスキームは、水 平ＩＰＲが真実の水平のムーブメン）ｔ−除去するよシ更に真実の垂直のムーブ メントを無視するようになる。これとは反対に一般的なテレビジ璽ンの背景にお いては、垂直な動き（ムーブメント）よシ水平の動きの方が多いことが知られて いる。

ＰＡＬ方式から得られ、更にクロスルミナンスの高いレベルを有するビディオで あれば、垂直のＩＰＲがこれをムーブメント信号からりジェクト（拒否）する傾 向がちる。これは、サブキャリア位相用の８フイールドシーケンスの結果による もので、この位相によって飽和したエリアにおけるフレーム差信号中の水平の単 一ラインストライｆｔ−発生するようになる。

（Ｃ）２次元ＩＰＲ 以下のものはＩＰＨ用の新規な２つのスキームであシ、これらは改良されたロー カルムーブメントディテクタ（局部的な動きの検出器）に特に適したものでちる 。

（１）　このスキームにおいて、＠に＃の隣接した値を水平方向にも垂直方向に も考慮する。これら４つの差の全てを中心の差に対するスレッシ為ホールドよシ 下側にする必要がある条件はまたスレッシ−ホールドより下側であると考えられ る。ここでの利点としては、実際上、真実のムーブメントが無視されないことで ある。前述の条件用の低いスレッシ−ホールドレベルの下では、多くのノイズ差 を抜き取りを経て通過させるので、このスキームは、明らかに前述した２つのス キームのいずれよシ効果は少ないものとなる。かなり高いスレッシユホールドで は、この効果は比較し得るものである。

（ｉｉ）　上述した（６）　−（ｒ）と共に、しかし、他の考え基準を利用して 無視する。即ち、隣接した差のいずれかのペア全中心の差に対するスレッシ−ホ ールドよ）低くする必要がある。このスキームは低いスレッシュホールド値では 極めて効果的であるが、結果的には多くの真実の動きの情報を除去してしまうも のである。

主観的には、このスキームはノイズの多い条件の下では最適なスキームでちる。

これは動きのある情報（ムーブメントインフォメーシヲン）ｔ−失うことはイン ターボレージ冒ンスキームのランダムスイッチングによって発生されるインター ボレージ四ンノイズの減少に対して相殺関係となる。

表１は、１６ｄＢＣ／Ｎにおける標準的なＭＡＣチャネルを通過させた静止画像 にこれらスキームによって得られた結果を示す。

アダプティブコントロール（適合制御）代表的なりＢＳ受信機におけるノイズレ ベルは多くの要因のために一定的に変化する。固有的なノイズレベルの変動は温 度、湿度および衛星の軌道上の位置によって変化する。これらは、一般に全体で ２　ｄＢ以下のものである。しかし乍ら、ローコストの受信機改備ではプツシ為 装着安定性、フロントエンドやディシェ（ｄｌｓｈ　）形状に影響を与える温度 変化等の他の原因によって受信したキャリア対ノイズパワーレシオＣＣ／Ｎ）に 同様な変動を与えてしまう。このよりなＣ／Ｎにおける変動を考慮して、ローカ ルムーブメントディテクタのアダプティブコントロールを図面に設けた。このア ダグチイブコントロールの別の利点としては、雑音の多いソースにおける画像の 質の低下を防止できることである。一般のビディオソースには、アＡｆヤコレク シ璽ンならびにプリエンファシスのために、高い周波数でノイズの濃度が存在し ている。従って、ＦＭノイズに応用されたノイズ除去スキームをいくつかのビデ ィオソースにも応用できる。

決定すべき３つのパラメータが存在する。これら／４ラメータは受信機の大きな ノイズレベルに依存するものである。

（、）フレーム差量子化 これは非直線的法則を表わし、これによってフレーム差を使用可能なムーブメン ト信号に変換できる（図を参照）。ローノイズの条件の下では、一時的なものか ら垂直のみのインターボレージ璽ンへの変化が極めて急しゅんなものであれば、 アップコンバージ璽ン処理された画像を主観的に改善できる。しかし乍ら、この ような急しゅんな変化のような高いノイズの条件の下では、背景内の１インター ボレージ嘗ン加算タイプ２のノイズのレベルが増大してしまう。余）急しゅんで なく、動きの損傷の結果として起る変化は主観的に見て更に容認し得るものであ る。

（ｂ）抜！取シスレッジ為ホールド 理想的には、これは低くすべきで、これによって動き（ムーブメント）に対して 正当な感度を与えるものである。これは、低いＣ／Ｈにおいて良好なノイズ減少 に対して可能ではない。また、スレッシ為ホールドを変更することによって、明 暗エリアにおける妨害に対する目の感度差を考慮した背景の輝度に依存したスレ ッシ島ホールドを変える。背景の局部的な輝度に近似したものがフレームの合計 よシ得られる。

（ｅ）　ＩＰＲスキーム 前述したＩＰＨの説明から明らかなように、スキームの選択を最良にするには受 信機におけるノイズのレベルに依存させる必要がある。

改善されたローカルムーブメントディテクタ（局部的動き検出器）Ｋよって、最 も大きなノイズレベルを決定でき、これはフロントエンドのＡＧＣラインをモニ タするか（このことは明らかにソースノイズを考慮していない）、または以下に 示した直接的な測定方法によって行なう。即ち、抜き取シ用スレッシーホールド 用の代表的な値をプリセットした後で、固定した時間期間に亘ってこのレベルを 越えるフレーム差の数をアキ為ムレータＡで累積する。この値がアダグチイブコ ントロールプロセッサメモリ中に記憶されると共にアキ息ムレータリセットにも 記憶される。このシーケンスを繰返すことによって、スレッシ島ホールドの上側 のフレーム差の数に対する最小値が得られる。この最小値は最新のムーブメント と共に背景で一致するものである。この理由は、ノイズは平均化されるので、存 在するノイズレベルの信頼できる表示が得られるからである。この最小値が有効 なＩＰＨに対して余シにも大きすぎるものであることがわかった場合には、抜き 取ｐスレッシェホールドを発生させるべきである。このことによって最適な抜き 環シスレッジーホールドが得られるようになる。アダグティグ；ントロールアル ゴリズムを更に強調するために、ＩＰＲ回路によって除去されたスレッシュホー ルドの上側の差の数を同様にアキエムレータＢによって累積する。これによって 得られた情報は例えば通常のＩＰＲモード（Ｃ）　−（ｉ）が１オーバーロード ”でアシ、ノイズ発生モード（Ｃ）　−（ｉｉ）が良好な選択となることを表わ す。厳密に言えば、僅かな情報が自動的にこの第２の累積操作によって得られる 。

この理由は、ノイズ妨害、（複素）および累積操作Ａによってグロセッサが特定 のｒＰＲスキームの有効性を決定するからでちる。

このアダゾティプコントロールは、マイクロプロセッサによって実現でき、これ のコストは、インターボレージ四ン用のフレーム遅延およびマルチプライヤのコ ストに比べて僅かで済む。ノクラメータはフィールドブランキング中に変化する ので、この結果画像中に何なる中断も生じさせない。このＩＰＲはまた比較的安 価に実行でき、これをシングルビット信号（スレッシュホールド値よシ上側／下 側）として使用する。相当程度コストの高い部分としては、インターボレージ冒 ンパス（通路）における１ライン遅延のみである。この部分は、垂直のＩＰＲ、 ｔ　ｆシランにょって導入された遅延に対する補償でちる。また、製品にお−て は、特別な遅延の補償全必要としなければ、メインフィールド遅れをタッグオフ することもできる。

上述した記載は、マルチプレックスアナログコンポーネント信号（ＭＡＣ）よう なコンポーネント信号形態のテレビジ曹ン信号を処理する装置に関連したもので ある。しかし乍ら、この装置で用いた原理をＰＡＬ　。

ＳＥＣＡＭまたはＮ’ｒＳＣのようなサラキャリアを採用したコンポジット信号 システムにも利用できるものである。

表１ ４つのＩＰＲスキームに対する結果。１６　ｄＢ　Ｃ／Ｎで静止した背景で測定 。

スキーム　（荀　水平ＩＰＲ （ｂ）　垂直ｒｐｇ （ｅ）　−（ｉ）　二次元（両方共満足）（ｅ）　−（ｉｉ）　二次元（一方の み満足）コラム人は、差のパーセントを表わし、この差は抜キ取りスレッシュホ ールＰを越えてお’）、コラ４　ＢはＩＰＲスキームによって除去されたこれら の差のノ母−セントが与えられている。

スレッシ五ホールド　スキーム　Ａ　Ｂ７．５　ｍ）　３７チ　３８チ ｂ）　３９ｔｓ ｃｉ）ｔｓチ ｃｉｉ）６２チ １５．５　ｍ）　６．６１　７７慢 ｂ）　８６チ ｅｉ）６７チ ａｉｉ〕９６ｔｓ ２３．５　１Ｌ）　０．００６チ　９６優ｂ）　９５− ｅｉ）　９４１ｇ ｅｉｉ）　１００％ 前述したローカルムーブメントディテクタは、ビディオ信号中の比較的振幅の小 さな動き（ムーブメント）の存在を表示することができるものである。このピｒ イオ信号は、　ＤＢＳサービスの代表的な受信キャリア対ノイズパワー比率（レ シオ）を有するＦＭ衛星チャネルを通過して来たものである。ムーブメント信号 中のノイズを良好に拒否するために、このディテクタによってビディオに関連し た統計的な情報を集めるものである。このビディオは時間に対して累積した場合 に、ノイズレベルを表示するようになる。従りて、このディテクタによってノイ ズ拒否の最適なスキームが選択されるようになる。このムーブメントディテクタ の主たる使用目的は、他の利用方法も存在するが、シーケンシャル走査ｍ　ＭＡ Ｃ受信機である。

補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の７１Ｊ１項）昭和６０年１）月２Ｇ 日

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．ムーブメントディテクタ（動き検出器）およびインターポレータ（補間器） を具えテレビジョン信号を処理する装置において、このインターポレータの動作 はこのムーブメントディテクタからの出力に応答し、このムーブメントディテク タには、テレビジョン信号を遅延するための手段（１０，１１）および、最新の テレビジョン信号（Ａ）と遅延されたテレビジョン信号（Ｂ）とを比較すると共 に、この比較結果を表わす出力信号Ｋを発生させる手段（１２）を設け、この出 力信号を前記インターポレータに供給することによって、これの動作を制御した ことを特徴とするテレビジョン信号処理装置。
2. ２．前記比較手段（１２）によって、前記テレビジョン信号（Ａ，Ｂ）の絶対値 フレームの差を表わす出力Ｋを発生させたことを特徴とする請求の範囲第１項記 載の装置。
3. ３．更に、基準信号発生手段（１６）および、前記比較手段の出力とこの基準信 号とを比較する別の比較手段（１６）を設けたことを特徴とする請求の範囲第１ 項または第２項記載の装置。
4. ４．前記出力信号に応答して、特定の出力信号がこの出力信号の選択された他の ものから相違した時を表示する手段（１８）を設けたことを特徴とする請求の範 囲第１，２または３項記載の装置。
5. ５．前記テレビジョン信号がサンプルであると共に、前記選択した他のものが水 平方向に異った部分を表わすサンプルであることを特徴とする請求の範囲第４項 記載の装置。
6. ６．前記テレビジョン信号がサンプルであると共に、前記選択した他のものが垂 直方向を表わす異った部分を表示するサンプルであることを特徴とする請求の範 囲第４または５項記載の装置。
7. ７．前記出力信号を量子化回路（１４）を介して供給したことを特徴とする請求 の範囲第１項記載の装置。
8. ８．前記量子化回路（１４）の出力を制御するためのアダプティブコントロール 回路（３１）を具えたことを特徴とする請求の範囲第７項記載の装置。
9. ９．基準信号を発生させる前記手段（１６）を調整可能としたことを特徴とする 請求の範囲第９項記載の装置。
10. １０．前記量子化回路（１４）の出力を制御する前記アダプティブコントロール 回路（３１）を具えたことを特徴とする請求の範囲第９項記載の装置。
11. １１．前記アダプティブコントロール回路によって前記表示手段（１８）を制御 したことを特徴とする請求の範囲第８または１０項記載の装置。