JPS62175080A - 動き補正装置 - 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、例えばテレビジョンの方式変換におけるフ
ィールド数変換処理に通用される動き補正装置に関する
。

〔発明の概要〕

この発明は、入力ビデオ信号の連続する２フレームの輝
度値の差分値を統計的に処理することにより、動きベク
トルを検出し、動きベクトルによって動き補正画像を形
成するようにした動き補正装置において、差分値を全画
面について集計し、集計された差分値の最小の値から複
数の値と夫々対応する複数の動きベクトルを検出し、検
出された複数の動きベクトルの夫々により複数の動き補
正画像を形成し、？３ｉ数の動き補正画像の中で、補正
誤差が最小の動き補正画像を選択することにより、同−
画面中に、複数の動きがある場合でも、良好な動き補正
画像を形成するようにしたものである。

：：従来の技術し 動き補正は、例えば特開昭５１−１９３１７９号公報に
示されるように、ノイズ低域装置に使用されている。ま
た、毎秒６０フイールドのテレビジョン信号を毎秒５０
フイールドのテレビジョン信号に変換する時に、動き補
正を行うことにより、画面中の動きが滑らかな出力画像
が得られる。

第６図は、従来の方式変換装置の一例を示す。

この装置は、（１１２５ライン／６０フイールド）の高
品位テレビジジン方式所謂ＨＤ方式を（６２５ライン１
５０フイールド）のＰＡＬ方弐に変換する。第６図にお
いて、５１で示す入力端子に高品位テレビジョン信号中
のディジタル化された輝度信号が供給される。このディ
ジタル輝度信号がライン数変換回′ｆ！＠５２に供給さ
れる。ライン数変換回路５２により、ノンインターレス
化の処理がされると共に、ライン数が１１２５本から６
２５本に変換される。

ライン数変換回路５２の出力信号（６２５ライン／６０
フレーム）がフィールドメモリ５３に書き込まれる。フ
ィールドメモリ５３の入力側及び出力側の夫々から連続
する２フイールドのディジタルビデオ信号が動きベクト
ル検出回路５４に供給される。動きベクトル検出回路５
４は、１画面を細分化してなる噴出域ごとに前フィール
ドの代表点の輝度値と現フィールドの画素の輝度値との
差分値を算出し、この差分値の絶対値を集計し、集計差
分データの最小値を動きベクトルとして検出する構成と
されている。この動きベクトルが動き補正回路５５に供
給される。

フィールドメモリ５３からの前フィールドのディジタル
ビデオ信号と入力された現フィールドのディジタルビデ
オ信号の両者が動き補正回路５５及び直線補間回路５９
に供給される。動き補正回路５５は、動きベクトルに基
づくシフト命令によって前フィールドの画像をシフトし
た信号と動きベクトルに基づくシフト命令によって現フ
ィールドの画像をシフトした信号とを合成して動き補正
画像を形成する。

直線補間回路５９は、連続する２フイールドの映像の夫
々に所定の重み計数を乗算し、乗算出力を加算する補間
回路である。動き補正回路５５の出力信号及び直線補間
回路５９の出力信号が選択回路６１に供給され、一方の
出力信号が選択される。選択回路６１を制御するために
、選択信号発生回路６４が設けられている。この選択信
号発生回路６４には、動き補正回路５５及び直線補間回
路５９の夫々から差分信号が供給される。これらの差分
信号は、動き補正回路５５の前フィールド及び現フィー
ルドの夫々の動き補正後の信号の差分信号並びに前フィ
ールド及び現フィールドの夫々の信号の差分信号である
。この二つの差分信号の間で、より小さい方のレヘルの
差分信号と対応する補正信号を画素単位で選択する選択
信号が形成される。

選択回路６１により選択された動き補正出力信号又は直
線補間出力信号がフレーム数変換回路６７に供給され、
フレーム数変換回路６７の出力端子６８に（６２５ライ
ン１５０フイールド）のＰＡＬ方式のディジタル輝度信
号が得られる。

第７図は、動きベクトル検出回路５４において、算出さ
れた集計差分データＡ（即ち、代表点差分データを絶対
値に変換し、全画面にわたって集計したもの）の−例を
示す。実際には、この集計差分データＡは、二次元の検
出域に対するＺ軸方向の成分であり、三次元のデータで
ある。しかし、簡単のため、第７図は、例えば検出域の
横方向（Ｘ方向）のみに着目して集計差分データＡを表
したものである。この集計差分データへの分布の中で最
小値が動きベクトルのＶのＸ成分として検出される。

従来の動き補正装置は、一つの画面に対して一つの動き
ベクトルを検出するものであり、−画面中に複数の動き
を持つ画像に対しては、葺効な動き補正を行うことがで
きない問題点があったつ例えば第８図に示すように、−
画面内に二つの動き物体０１及び０２が反対方向に移動
しており、夫々の動きベクトルがｖｌ及びｖ２である時
に、比較的゛検出し易い動きベクトルｖｌが検出され、
この動きベクトルｖ１によって動き補正がなされる。

従って、動き物体０２では、直線補間回路５９の出力信
号が選択され、その結果、出力画像がジャ−キネスを持
った不自然なものとなる。

このような問題点を解決する動き補正装置として、画面
を四等分して、各部分についての動きベクトルを検出す
る第９図に示す装置が提案されている。フィールドメモ
リ５３により形成された前フィールドのビデオ信号と現
フィールドのビデオ信号とが動きベクトル検出回路５４
に供給され、一画面を四等分することにより形成された
各部分の動きベクトルＶｌ、Ｖ２．Ｖ３．ｖ４が検出さ
れる。

また、画面の各部分の動き補正を行う動き補正回路５５
，５６，５７．５８が設けられている。

動き補正回路５５に動きベクトルｖ１が供給され、他の
動き補正回路５６．５７．５８に動きベクトルｖ２．ｖ
３．ｖ４が夫々供給される。これらの動き補正回路５５
〜５８の夫斤の出力信号の中の一つの出力信号を画素単
位で選択するスイッチ回路６２とこのスイッチ回路６２
により選択された信号及び直線補間回路５９の出力信号
の一方を選択するスイッチ回路６３とが設けられている
。このスイッチ回路６２及びスイッチ回路６３からなる
選択回路６１を制御する選択信号がｉＭ択倍信号発生回
路６４より形成される。選択回路６１の一方のスイッチ
回路６２は、四個の動き補正画像の中で補正誤差が最も
小さな信号を選択する。他方のスイッチ回路６３は、上
記の動き補正された信号と直線補間回路５９の出力信号
との間で、誤差がより小さい方の信号を選択する。

上述の動き補正装置において、動きベクトル検出回路５
４により検出された一画面の各領域の動きベクトルＶｌ
、Ｖ２．Ｖ３．Ｖ４の一例を第１０図Ａ、第１０図Ｂ、
第１０図Ｃ及び第１０図りに夫々示す。この第９図に示
す動き補正装置は、最大で四個の異なる動きベクトルを
持つ画像を補正することができる。しかしながら、四個
の領域の中の同一の領域中で複数の動き物体がある場合
でも、支配的な一個の動き物体に関してのみ動き補正が
なされ、他の動き物体に関しては、動き補正がされず、
出力画像が不自然な画像となってしまう。

従って、この発明の目的は、−画面中に互いに異なる複
数の動きを持つ入力画像に対しても、良好な動き補正を
行うことができる動き補正装置を堤供することにある。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 この発明は、入力ビデオ信号の連続する２フレームの輝
度値の差分値を統計的に処理することにより、動きベク
トルを検出し、動きベクトルによって動き補正画像を形
成するようにした動き補正装置において、差分値を全画
面について集計し、集計された差分値の最小の値から複
数の値と夫々対応する複数の動きベクトルｖ１．ｖ２．
　　＼ｙ３．ｙ４を検出する動きベクトル検出回路４と
、検出された複数の動きベクトルｖｌ、ｖ２．ｖ３．ｖ
４の夫々□により複数の動き補正画像を形成する動き補
正回路５，６．７．８と、複数の動き補正画像の中で、
補正誤差が最小の動き補正画像を選択するスイッチ回路
１２とを備えた動き補正装置である。

〔作用） 動きベクトル検出回路４によって、−画面中の複数の動
き物体の動きベクトルが例えば四個検出される。この動
きベクトルｖｌ、Ｖ２．Ｖ３．　　＼ｒ４の各々を用い
て、動き補正回路５，６，７．８が動き補正画像を形成
する。スイ・ソチ回路１２によって、補正誤差が最小の
動き補正画像が選択される。従って、各動き物体が自分
の動きベクトルによってシフトされるので、動き補正が
良好になされる。

〔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。この一実施例の説明は、以下の順序に従ってなさ
れる。

ａ、動き補正装置の全体の構成 り、動き補正回路及び選択信号発生回路の具体的構成 Ｃ１動き補正動作 ａ、動き補正装置の全体の構成 この一実施例は、（１１２５ライン／６０フイールド）
の高品位テレビジョン方式所謂ＨＤ方弐を（６２５ライ
ン１５０フイールド）のＰＡＬ方式に変換する場合のフ
ィールド数変換にこの発明を適用したものである。第１
図は、この（ＨＤ−ＰＡＬ）方式変ｔＡ装置の全体の構
成を示す。

第１図において、１で示す入力端子に高品位テレビジョ
ン信号中の輝度信号がディジタル信号に変換されて供給
される。このディジタルビデオ信号がライン数変換回路
２に供給される。ライン数変換回路２は、ライン数の変
換及びノンインターレス化の処理を行う。ライン数は、
１１２５本から６２５本にディジタル周波数変換の技術
を用いて変換される。ライン数変換回路２からは、（６
２５ライン／６０フレーム）のディジタルビデオ信号が
得られる。

実際には、ライン数変換回路２により、高品位テレビジ
ョン信号の１フイールドの映像からライン数が共に６２
５本の第１フイールドの映像及び第２フイールドの映像
が同時に形成される。この第１フイールドの映像及び第
２フイールドの映（象は、０．５ラインオフセツトした
ものである。従って、ライン数変換回路２からは、（６
２５う１′ン／６０フレーム）の第１フイールドのみか
らなるディジタルビデオ信号と、（６２５ライン／６０
フレーム）の第２フイールドのみからなるディジタルビ
デオ信号とが得られる。動きベクトルの検出は、第１フ
イールドのビデオ信号を用いて行われ、フィールド数の
変換処理は、第１フイールド及び第２フイールドの各々
について別個に・処理される。但し、以下の説明では、
簡単のため、第１フイールド及び第２フイールドの処理
は、特に分けられていない。

ライン数変換回路２の出力信号がフィールドメモリ３に
書き込まれる。フィールドメモリ３からの前フィールド
のディジタルビデオ信号が読み出される。現フィールド
のディジタルビデオ信号と前フィールドのディジクルビ
デオ信号とが動きベクトル検出回路４と四個の動き補正
回路５．６゜７．８と直線補間回路９とに夫々供給され
る。

動きベクトル検出回路４は、一画面を細分化として得ら
れる検出域ごとに前フィールドの代表点の輝度値と現フ
ィールドの画素の輝度値との差（フィールド差分）を算
出し、このフィールド差分の絶対値を集計して得られた
集計差分データの最小値と、この最小値から順次率さな
３個の値とに夫々対応する四個の動きベクトルを検出す
る構成のものである。この検出された動きベクトルＶ１
、ｖ２．ｖ３及びｖ４が動き補正回路５，６゜了及び８
に夫々供給される。

動き補正回路５は、動きベクトルｖ１から形成されたシ
フト信号に応じて前フィールドの画像及び現フィールド
の画像をシフトする。同様に、動き補正回路６，７．８
の夫々は、動きベクトルＶ２、ｖ３．ｖ４に応じて前フ
ィールドの画像及び現フィ−ルドの画像をシフトする。

この動き補正回路５，６．７．８は、６枚の画像を５枚
の画像に変換するために、元の画像中の動き（動きベク
トルで示されている。）を２０％ずつ増加させた補正画
像を形成する。つまり、（１／６０）秒毎にＶの距離移
動するような等速度運動の動き物体が含まれている６枚
の入力画像Ｆ１〜Ｆ６を５枚の画像ｆｌ−ｆ５に変換す
る時に、画像Ｆ１を（１１５）　ｖシフトしたものと、
画ｆ＆Ｆ２を（−４１５）ｖシフトしたものとが加算さ
れ、この加算出力が２されることにより画像ｒ１が形成
される。以下、同様にして画像Ｆ２を（２１５）　Ａシ
フトしたものと画像Ｆ３を（−３１５）　Ａシフトした
ものとから画像ｆ２が形成される。画像Ｆ３を（３１５
）　Ａシフトしたものと画像Ｆ４を（−２１５）Ａシフ
トしたものとから画像ｆ３が形成される。画像Ｆ４を（
４１５）へシフトしたものと画像Ｆ５を（−１１５）　
Ａシフトしたものとから画１＆ｆ４が形成される。画像
Ｆ５をＡシフトしたものと画像Ｆ６とから画像［５が形
成される。

上述の動き補正回路５，６，７．８の夫々の出力信号が
選択回路１１に供給され、選択回路１１のスイッチ回路
１２によって最も補正誤差の少ない信号（輝度値）が選
択される。動き補正は、バンニングやチルトの場合では
、動きヘクトルが正確に噴出できれば、完全なフィール
ド数の変換が可能であるつしかし、実際の画像では、一
画面中でも種々の動きを持つ部分があったり、静止して
いる部分もあり、シフトを行ったことにより不具合が生
じる部分がある。このような場合には、動き補正回路５
．６．７又は８の出力信号の代わりに直線補間回路９の
出力信号が選択回路１１のスインチ回ＦＩＸｒ　１３に
より選択される。

直線補間回路９は、連続する２フイールドの画像の夫々
に所定゛の重み係数を乗算し、乗算出力を加算する補間
回路の構成とされている。前述と同様に、（１／６０）
秒毎の連続する６枚の画像Ｆ１〜Ｆ６を５枚の画像ｆ１
〜ｆ５に変換する場合、画像Ｆ１に（４１５）の重み係
数を乗じたものと画像Ｆ２に（１１５）の重み係数を乗
じたものが加算されることにより、画像ｒ１が形成され
る。また、画像Ｆ２に（３１５）の重み係数を乗じたも
のと画像Ｆ３に（２１５）の重み係数を乗じたものが加
算されることにより、画（象ｆ２が形成される。同様に
、（２／’５Ｆ３−３１５Ｆ　４＞により画像ｆ３が形
成され、＜１／’５Ｆ　４　”、　　４１５Ｆ　５）に
より画像ｆ４が形成され、画像Ｆ６が画像「５とされる
。

この直線補間回路９は、動き部分に関しては、二重にな
ったり、ぼける問題が生じるが、静止部分については、
直線補間の方が動き補正に比して良い。

選択回路１１のスイッチ回路１２及び１３は、選択信号
発生回路１４の出力端子１５及び１６に夫々発生する選
択信号により制御され、選択回路１１からは、補正誤差
の最も小さい信号が出力される。この選択回路１１の出
力信号がフレーム数変換回路１７に供給される。このフ
レーム数変換回路１７は、（６２５ライン１５０フレー
ム）に変換された第１フイールドのディジタルビデオ信
号及び第２フイールドのディジタルビデオ信号を交互に
選択する。（６２５ライン１５０フイールド）のディジ
タルビデオ信号が出力端子１８に取り出される。

このディジクル輝度信号が図示せずもＤ／Ａコンバータ
及びローパスフィルタを介してＰＡＬカラーエンコーグ
に供給される。輝度信号と同様にライン数の変換及びフ
ィールド数の変換の処理がなされた赤の色差信号Ｒ−Ｙ
及び青の色差信号Ｂ−ｙがＰＡＬカラーエンコーダに供
給される。従って、ＰＡＬカラーエンコーダの出力端子
にＰＡＬ方式の複合カラーテレビジョン信号が得られる
。

ｂ、動き補正回路及び選択信号発生回路の具体的構成 第２図５よ、動き補正回路５及び選択信号発生回路１４
の具体的構成を示す。フィールドメモリ３からの前フィ
ールドのディジタルビデオ信号がシフト回路２１に供給
されると共に、ライン数変換回路２からの現フィールド
のディジタルビデオ信号がシフト回路２２に供給される
。シフト回路２１及び２２には、シフト信号発生回路２
３がらシフト信号が供給される。シフト信号は、動きヘ
クトルｖｌから形成され、シフト回路２１及び２２の夫
々によりシフトされた信号が加算回路２５により加算さ
れる。シフト回路２１及び２２は、前述のように、例え
ば前フィールドの画像Ｆ１の輝度値を（１１５）　ｖ　
１シフトし、現フィールドの画像Ｆ２の対応する輝度値
を（−４１５）ｖｌシフトするものである。加算回路２
５の出力信号がシフトレジスタ２６により２とされ、出
力端子２７に取り出される。

また、動き補正回路５では、シフト回路２１の出力信号
からシフト回路２２の出力信号が減算回路２８により減
算される。減算回路２８の出力信号は、動きヘクトルｖ
１により動き補正を行った時の補正誤差を表している。

この補正誤差信号が選択信号発生回路１４のローパスフ
ィルタ２９に供給される。

ローパスフィルタ２９の出力信号が絶対値変換回路３０
により絶対値に変換されて最小値検出回路４０に供給さ
れる。動き補正回路５と同様に動き補正回路６，７及び
８が構成されており、各動き補正回路により、動き補正
された出力信号と補正誤差信号とが形成される。この補
正誤差信号が端子３１．３２．３３から選択信号発生回
路１４のローパスフィルタ３４．３５．３６に供給され
るウローパスフィルタ３４．３５．３６の夫々の出力信
号が絶対値変換回路３７．３８．３９を介して最小値検
出回路４０に供給される。

最小値検出回路４０により、補正誤差が最小の動き補正
が検出され、例えば２ビツトの出力信号が出力される。

例えば動き補正回路５の動き補正が（００）、動き補正
回路６の動き補正が（０１〉、動き補正回路７の動き補
正が（１０）、動き補正回路８の動き補正が（１１）と
区別される。

この最小値検出回路４０の出力信号がエリアフィルタ４
１を介して出力端子１５に選択信号として取り出される
。この選択信号により選択回路１１のスイッチ回路１２
が制御され、補正誤差が最小の動き補正信号が選択され
る。

また、動き補正回路５〜８の補正誤差信号がスイッチ回
ｇ４２の入力端子に夫々供給される。このスイ・ノチ回
路４２は、最小値検出回路４０の出力信号により制御さ
れ、最小の補正誤差信号が選択される。スイッチ回路４
２により選択された補正誤差信号が比較回路４３に供給
される。

４４及び４５で示す入力・端子にフィールドメモリ３か
ら前フィールドの出力信号及び現フィールドの信号が夫
々供給され、減算回路４６により両者の差分信号が得ら
れる。この差分信号が絶対値変換回路４７により絶対値
に変換されてから比較回路４３に供給される。差分信号
は、静止領域の輝度値の場合に小さくなる。従って、比
較回路４３は、スイッチ回路４２の出力信号と絶対値変
換回路４７の出力信号の間で、よりレベルが小さい側を
判別することにより、動き補・正と直線補間との一方を
選択する１ピントの選択信号を出力端子１６に発生する
。この選択信号により、選択回路１１のスイッチ回路１
３が制御される。

Ｃ１動き補正動作 こめ発明の一実施例による動き補正について第３図に示
す入力画像を例に説明する。この入力画像は、互いに異
なる動きベクトルｖｌ、ｖ２．ｖ３、ｖ４を夫々有する
動き物体０１．０２．０３゜０４（ハツチングにより示
す）か含まれている。

動きベクトル検出回路は、この入力画像の一画面の全体
にわたって差分データを集計するので、横方向（Ｘ方向
）についてのみ、簡略に表された集計差分データＡは、
第４図に示すものとなる。

この集計差分データＡ中の四個の極が動きベクトルｖｌ
、ｖ２．ｖ３．ｖ４として夫々検出される。極を見つけ
るために、第５図に示すように、集計差分データへの中
の連続する三個の値Ａ　ｉ　−１＋Ａ１及びＡ、４．を
取り出して、その中央の点が両端より必す小さい値を探
し、この条件を満たすデータがあれば、このデータのア
ドレスと値とをメモリに記・臆する。記・］意用のメモ
リは、四組用意される。若し、上記の条件を満たすデー
タが四個以上見出せる時には、既にメモリに記憶されて
いるデータの中で最も大きな値と新たに見出されたデー
タの値とを比較する。この比較により、新たなデータの
値の方が記憶されているデータより小さい時には、記憶
されているデータが新たなデータに置き換えられる。以
上の処理を全ての集計差分データについて行うことによ
り、最小のデータから四個の小さな値が求まる。このよ
うな動きベクトルの検出処理は、縦方向に関して同様に
なされる。

検出された動きベクトルが動き補正回路５．６゜７．８
に夫々供給される。各動き補正回路は、−個の動きベク
トルと対応する動き補正を全画面に関して行う。選択信
号発生回路１４からの選択信号によって、選択回路１１
のスイッチ回路１２及び１３が画像毎に制御される。第
３図に示す入力画像の場合では、動き物体０１〜０４の
夫々の画素の輝度値は、動きベクトルｖｌ−ｖ４により
動き補正がなされ、静止領域では、直線補間回路９の出
力信号が選択されるう なお、動き補正回路の個数は、四個に限らず、二個以上
の複数個であれば良い。

〔発明の効果〕

この発明に依れば、−画面又は一画面を分割してなる一
個の部分において、−個の動きベクトルを検出し、この
検出された動きヘクトルを用いて動き補正を行うのと異
なり、複数の動きヘクトルに基づく複数の動き補正を行
い、複数の動き補正の中で、補正誤差が最小のものを選
択するので、同一画面中に複数の動き物体が含まれる場
合、動き補正を良好になしうる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のブロック図、第２図はこ
の発明の一実施例における動き補正回路及び選択信号発
生回路の一例のブロック図、第３図はこの発明の一実施
例の説明に用いる入力画像の一例の路線図、第４図及び
第５図はこの発明の一実施例における動きヘクトルの検
出の説明に用いる路線図、第６図は従来の動き補正装置
の一例のブロック図、第７図及び第８図は従来の動き補
正装置の動作説明に用いる路線図、第９図は従来の動き
補正装置の他の例のブロック図、第１０図は従来の動き
補正装置の他の例の説明に用いる路線図である。 図面における主要な符号の説明 １：ディジタルビデオ信号の入力端子、　３：フィール
ドメモリ、　　４：動きベクトル検出回路、５．６，７
．８：動き補正回路、　９：直線補間回路、　１１：選
択回路、　　１４：選択信号発生回路。 代理人　　　弁理士　杉　浦　正　知 日 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 入力ビデオ信号の連続する２フレームの輝度値の差分値
   を統計的に処理することにより、動きベクトルを検出し
   、上記動きベクトルによって動き補正画像を形成するよ
   うにした動き補正装置において、 上記差分値を全画面について集計し、上記集計された差
   分値の最小の値から複数の値と夫々対応する複数の動き
   ベクトルを検出する手段と、検出された上記複数の動き
   ベクトルの夫々により複数の動き補正画像を形成する手
   段と、 上記複数の動き補正画像の中で、補正誤差が最小の動き
   補正画像を選択する手段と を備えたことを特徴とする動き補正装置。