JPS63290087A - 画像信号フレ−ム数変換方式 - 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） 本発明は、テレビジョン画像信号の走査方式を変換する
方式変換のうち、フレーム数を変換する画像信号フレー
ム数変換方式に関し、特に、画像の動きに伴う精細度劣
化や画像の縦の線がギザギザになるいわるシャダーなど
の画質劣化の少ない変換出力画像信号が得られるように
したものである。

（従来の技術） 従来のこの種画像信号フレーム数変換方式としては、画
像信号の毎秒フレーム数の相違によって生じる画像フレ
ームの不足を補間フィルタを用いて補う線形内挿方式、
あるいは、画像内容の動きを表わす動きベクトルを検出
して動きに伴う内挿フレーム画像の位置ずれを補正する
位置内挿方式が用いられていたが、いずれの従来方式に
もそれぞれつぎのような問題点があった。

（発明が解決しようとする問題点） すなわち、線形内挿方式による直線補間においては、内
挿フレームの前後のフレームからの間隔に反比例した内
挿比により前後のフレームの画像信号レベルを加重平均
した信号レベルの画像信号を内挿フレームの画像信号と
しており、例えば、毎秒６０フレームの画像信号を毎秒
５０フレームの画像信号に変換する場合には、第２図に
示すように、タイミングの基準として変換入出力画像信
号間で第１フレームのタイミングを一致させたときに、
例えば変換出力画像信号の第３フレームは、変換入力画
像信号における第３フレームの信号レベルの６割と第４
フレームの信号レベルの４割との和として変換出力信号
レベルを求める。

したがって、変換入力第３フレームと第４フレームとの
信号波形がそれぞれ第３図（ａ）と同図（Ｃ）とに示す
ような梯形状であると、変換出力内挿フレームの信号波
形は、同図（ｂ）に示すように、その立上りおよび立下
りが前後のフレームにおける立上りおよび立下りの加重
平均によって劣化し、画像の動きが一様のときには精細
度の低下したいわゆる動きぼけを生じ、画像の動きが不
規則のときには加重平均が不規則に行われてシャダーを
生ずる。

一方、位置内挿方式においては、変換人力画像信号の隣
接２フレ一ム間における同一パターンの画像部分の位置
ずれの方向と量とを用いるパターンマツチングなどによ
り検出した画像の動きベクトルに基づき、内挿フレーム
の前後のフレームのいずれかの位置を補正したうえで、
上述と同様に前後のフレームからの間隔に反比例した内
挿比による加重平均を行って内挿フレームの変換出力画
像信号を求める。したがって、第４図に示すように、変
換入力画像信号において隣接する前フレームと後フレー
ムとのＸ方向における位置ずれから動きベクトルＶを検
出したときに、画像の動きが多様であったり、画像にノ
イズが多い場合には動きベクトルの検出精度が低下し、
かかる誤検出の動きベクトルに基づく位置補正を行った
結果は変換出力画像に虫食い状の乱れが生じて画質が劣
化することになる。

上述したように、従来の画像信号フレーム数変換方式に
は、何らかの画質劣化を伴うという問題点があった。

（問題点を解決するための手段） 本発明の目的は、上述した従来の問題点を解決し、画像
信号の動きの状態やノイズ等の影響により動きぼけ、シ
ャダー、虫食い状等の画質劣化を生ずることのない画像
信号フレーム数変換方式を提供することにある。

すなわち、本発明画像信号フレーム数変換方式は、空間
直角座標変数よりなる二次元画像信号にフレーム毎にフ
ーリエ変換を施し、変換出力関数の各項をそれぞれ振幅
積および位相項よりなる極座標関数に変換し、その極座
標関数の各振幅積および各位相項にそれぞれ内挿補間を
施し、内挿補間出力の各振幅積および各位相項にフーリ
エ逆変換を施して空間直角座標変数に変換することによ
り、前記二次元画像信号とは異なる毎秒フレーム数を有
する二次元画像信号を形成するようにしたことを特徴と
するものである。

（作　用） したがって、本発明によれば、フレーム数変換出力画像
に動きぼけ、シャダー、虫食い状等の画像劣化が生ぜず
、しかも、フレーム数変換に当たって画像の動きベクト
ルを予め検出する手間を省くことができる。

（実施例） 以下に図面を参照して実施例につき本発明の詳細な説明
する。

まず、本発明方式による画像信号フレーム数変換装置の
基本的構成を、毎秒フレーム数Ｎの画像信号を毎秒フレ
ーム数Ｍの画像信号に変換する場合について、第１図に
示す。

図示のフレーム数変換装置は、空間直角座標変数よりな
る二次元画像信号にフレーム毎にフーリエ変換を施すと
ともに、変換出力関数の各項をそれぞれ振幅積および位
相項よりなる極座標関数に変換するフーリエ変換部１、
変換出力の各振幅積および各位相項にそれぞれ線形内挿
補間等を施す内挿部２および３、並びに、内挿補間出力
の各振幅積および各位相項にフーリエ逆変換を施して空
間直角座標変数よりなるフレーム数変換出カニ次元画像
信号を形成するフーリエ逆変換部４により基本的に構成
しである。

画像フレームにおける水平方向の位置をＸとし、垂直方
向の位置をｙとし、フレームの順番をｎで表した毎秒フ
レーム数Ｎの変換入力画像信号をフＩＪ工変換部１に供
給して得られる変換出力画像信号Ｆ、（Ｘ、Ｙ）はつぎ
の（１）式によって与えられる。

Δ− 八　　くχ、Ｙ）　　　＝　　ｆ　　（：ｆ、（ｘ、ｙ
）］＝　ｒ、　（Ｘ、Ｙ）　・ｅ　”ｎ（Ｘ”　　　（
１）ここに、 Ｘ：水平空間周波数 Ｙ二垂直空間周波数 ｆ〔〕　：フーリエ変換記号 ｒゎ（Ｘ、Ｙ）　　：振幅項 θ、　（Ｘ、Ｙ）　　：位相項 上述のようにフーリエ変換および座標変換を施した画像
信号Ｆ９（χ、Ｙ）の振幅項ｒ、　（Ｘ、Ｙ）および位
相項θｈ（Ｘ、Ｙ）をそれぞれ内挿部２右よび３に供給
して補間フィルタによる線形内挿、ラグランシュ内挿、
スプライン関数内挿ｔどの内挿補間を任意適切に施すこ
とにより、毎秒フレーム数Ｎ。

Ｍ間のフレーム数変換を行ない、振幅項ｒ、（Ｘ、Ｙ）
および位相項θｉ（Ｘ、Ｙ）よりなる空間極座標変数よ
りなる変換出力画像信号を得る。しかして、空間極座標
変数の形態で内挿補間を行っているので、隣接フレーム
間における画像の動きによる位置ずれを含めて内挿補間
を行なったことになる。ついで、内挿部２および３の内
挿補間出力振幅項ｒ、（Ｘ、　Ｙ）および位相項θ、　
（Ｘ、　Ｙ）をともにフーリエ逆変換部４に供給してフ
ーリエ逆変換を施したうえて、極座標・直角座標間の座
標変換をつぎの（２）式に従って行なう。

つぎに、基本的には上述のように動作する本発明方式の
フレーム数変換装置の具体的構成の例を第５図に示す。

図示の構成においては、内挿部２゜３と−して、補間フ
ィルタ５，６および間引き回路７．８を用いて線形内挿
を行なっており、補間フィルタ５．６により毎秒フレー
ム数Ｎの画像信号は人出力フレーム数ＮとＭとの最小公
倍数の毎秒フレーム数を有する画像信号に変換され、さ
らに、間引き回路７．８により毎秒フレーム数Ｍの画像
信号にする。第２図に示した例では、 となり、１／３００秒毎に得られる補間フィルタ５゜６
の補間出力を１１５０秒毎に間引き回路７，８を介して
取出せば、所要の毎秒フレーム数５０の画像信号が得ら
れる。

つぎに、本発明方式によるフレーム数変換装置の具体的
構成の他の例として、線形内挿のうち最も簡単な直線補
間を行なう回路９，１０を内挿部２゜３に用いた場合の
構成を第６図に示し、図示の構成によるフレーム数変換
の態様を、゛第７図に示すように二次元画像信号が表わ
す画像がＸ方向に平行移動しているときに、そのＸ方向
の一次元信号とみなした画像信号の信号レベルが変化し
ている場合の例について説明する。

かかる場合における隣接２フレームの一次元画像信号の
間にはつぎの（４）式が成立つ。

ｆ＋（ｘ）−ｃｒ　、ｒｏ（ｘ−Ａｘ）　　　　　　（
４）ここに、ｆｌ（×）：現フレーム画像信号ｆｏ（ｘ
−ＡＸ）　：前フレーム画像信号α：信号レベルの変化
率 ７３Ｘ：Ｘ方向移動量 かかる変換入力画像信号にフーリエ変換を施して変換出
力関数を極座標の振幅項および位相項に変換するとつぎ
の（５）式が成立つ。

−・・、。（χ）・８−ｊ（ｏｏ（ｘ）＋ｘ″′ｘ３（
５）上述の振幅項および位相項にそれぞれ直線補間を施
すとつぎの（６）式が成立つ。

−〇。（×）十に２・ｘ−Ａｘｊ ここに、ｋ、、　ｋ２はそれぞれ内挿比であり、つぎの
（７）式の関係にある に、＋に２＝１　　　　　　　　　　（７）上述の補間
出力信号にフーリエ逆変換を施すとつぎの（８）式が成
立つ。

したがって、第７図に実線で示す前フレーム画像信号と
一点鎖線で示す現フレーム画像信号との中間に点線で示
すように、画像の動きによる位置ずれを含めた位置内挿
フレーム画像信号がフレーム数変換出力として得られる
。

しかして、従来方式の動きベクトルを用いて動き補正を
行なう位置内挿においては、上述したように画像の動き
に伴って信号レベルが変化する画像信号については動き
ベクトルの正確な検出が困難となり、その結果、正確に
位置補正を行なうことができなかったが、本発明方式に
よれば、その問題がなくなる。

（発明の効果） 以上の説明から明かなように、画像信号フレーム数変換
においては、従来、線形内挿もしくは動き補正型位置内
挿を行なっていたために、動きぼけ、シャダーなどの画
質劣化が生じ、もしくは、動きベクトルの誤検出による
変換出力信号の画質劣化が生じていたが、本発明によれ
ば、予め動きベクトルを検出することなく、画像の動き
による画像の位置ずれを含めて位置内挿を行なうことが
でき、したがって、動きぼけ、シャダー、あるいは、動
きベクトル誤検出による虫食い状の画質劣化などの生ず
ることのない画像信号フレーム数変換を達成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方式による画像信号フレーム数変換装置
の基本的構成を示すブロック線図、第２図は画像信号フ
レーム数変換の態様を示す線図、 第３図（ａ）〜（Ｃ）は、従来の線形内挿に伴う画質劣
化の態様を順次に示す信号波形図、 第４図は従来の動き補正型位置内挿の態様を示す信号波
形図、 第５図は本発明方式による画像信号フレーム数変換装置
の具体的構成の例を示すブロック線図、第６図は同じく
その具体的構成の他の例を示すブロック線図、 第７図は本発明方式による画像信号フレーム数変換の態
様の例を示す信号波形図である。 １・・・フーリエ変換部 ２．３・・・内挿部 ４・・・フーリエ逆変換部 ５．６・・・補間フィルタ ７、訃・・間引き回路 ９．１０・・・直線補間回路 第３図 第４図 第７図 Ｚ（７ＩｎＩＪ 手　　　続　　　補　　　正　　　書 昭和６３年　７月　６日 特許庁長官　　吉　　　１）　　文　　　毅　　殿１、
＄件の表示 昭和６２年特許願第１２４０５８号 ２、発明の名称 画像信号フレーム数変換方式 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 （４３５）日本放送協会 ４、代理人 １、明細書第３頁第１３行の「一様」を「不規則」に訂
正し、 同頁第１４行の「不規則」を「−樺」に訂正する。 ２、同第４頁第１行乃至第３行の「いずれかの位置を一
一一一加重平均を行なって」をつぎのとおりに訂正する
。 「位置を補正したうえで、それら前後のフレームの画像
信号の和に係数値１／２を乗じて」３、同第８頁第９行
乃至第１０行の（２）式をつぎのとおりに訂正する。 ４、同第１０頁第１３行乃至第１６行の（６）式をつぎ
のとおりに訂正する。 ５、同第１１頁第３行乃至第５行の（８）式をつぎのと
おりに訂正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、空間直角座標変数よりなる二次元画像信号にフレー
   ム毎にフーリエ変換を施し、変換出力関数の各項をそれ
   ぞれ振幅項および位相項よりなる極座標関数に変換し、
   その極座標関数の各振幅項および各位相項にそれぞれ内
   挿補間を施し、内挿補間出力の各振幅項および各位相項
   にフーリエ逆変換を施して空間直角座標変数に変換する
   ことにより、前記二次元画像信号とは異なる毎秒フレー
   ム数を有する二次元画像信号を形成するようにしたこと
   を特徴とする画像信号フレーム数変換方式。