KR101316612B1 - 움직임 벡터 보정 장치 및 방법, 그리고, 영상 신호 처리 장치 및 방법 - Google Patents

움직임 벡터 보정 장치 및 방법, 그리고, 영상 신호 처리 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

움직임 벡터 검출부(2)와, 입력된 영상 신호에 있어서의 적어도 2개의 실(實)프레임 내의 화소 데이터를 이용하여, 상기 2개의 실프레임 간에 내삽(內揷)하는 보간(補間) 프레임을 구성하는 보간 화소 데이터를 생성할 때에 필요한 움직임 벡터(MV1)를 검출한다. 움직임 벡터 보정부(4)는, 움직임 벡터(MV1)의 크기가 소정의 문턱값을 초과한 경우에 움직임 벡터(MV1)의 크기를 감쇠시키도록 보정하여 움직임 벡터(MV3)로서 출력한다.

Description

움직임 벡터 보정 장치 및 방법, 그리고, 영상 신호 처리 장치 및 방법{MOTION VECTOR CORRECTION DEVICE AND METHOD AND VIDEO SIGNAL PROCESSING APPARATUS AND METHOD}
본 발명은, 움직임 벡터의 오(誤) 검출에 의한 보간 화상(interpolated image)의 시각적인 위화감을 경감할 수 있는 움직임 벡터 보정 장치 및 방법, 그리고, 영상 신호 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
액정 패널을 이용한 화상 표시 장치로 동화상을 표시하면 잔상이 발생하기 쉽다. 그래서, 잔상을 저감시키기 위해, 영상 신호의 실(real)프레임 간에 보간 프레임을 내삽(insertion)하여 프레임 수를 증대시키고, 예를 들면 수직 주파수 60㎐의 프레임 레이트를 2배인 120㎐ 또는 그 이상의 수직 주파수로 변환하여 화상 표시하는 것이 행해지고 있다. 프레임 레이트 변환을 행하는 영상 신호 처리 장치에 있어서는, 화상의 움직임 벡터를 검출하고, 움직임 벡터를 이용하여 각 보간 화소를 생성하고, 실프레임 간에 내삽하는 보간 프레임을 생성한다.
움직임 벡터는, 예를 들면 연속한 2프레임이라는 한정된 프레임 내의 한정된 범위의 화소 데이터에 기초하여 생성된다. 따라서, 움직임 벡터의 오검출을 완전히 없애는 것은 어렵다. 그래서, 움직임 벡터의 오검출을 저감하기 위한 기술 개선이 행해지고 있다. 일 예로서 특허문헌 1에는, 움직임 벡터의 오검출을 저감할 수 있는 움직임 벡터 검출 장치를 구비한 프레임 레이트 변환 장치가 기재되어 있다.
일본공개특허공보 2006－331136호
움직임 벡터 검출 장치를 구비한 영상 신호 처리 장치에 있어서, 움직임 벡터의 오검출에 의한 보간 화상의 시각적인 위화감을 경감하는 것이 요구된다. 특히, 검출한 움직임 벡터가 비교적 큰 경우에 오검출이 발생하면, 보간 화상의 시각적인 위화감이 크게 눈에 띄어 버린다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 움직임 벡터가 비교적 큰 경우에 오검출이 발생한 경우에서도 보간 화상의 시각적인 위화감을 경감할 수 있는 움직임 벡터 보정 장치 및 방법, 그리고, 영상 신호 처리 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 전술한 종래 기술의 과제를 해결하기 위해, 입력된 영상 신호에 있어서의 적어도 2개의 실프레임 내의 화소 데이터를 이용하여, 상기 2개의 실프레임 간에 내삽하는 보간 프레임을 구성하는 보간 화소 데이터를 생성할 때에 필요한 제1 움직임 벡터를 검출하는 움직임 벡터 검출부(2)와, 상기 제1 움직임 벡터의 크기가 제1 문턱값을 초과한 경우에 상기 제1 움직임 벡터의 크기를 감쇠시키도록 보정하는 움직임 벡터 보정부(4)를 구비하는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터 보정 장치를 제공한다.
상기의 구성에 있어서, 상기 움직임 벡터 보정부는, 상기 제1 문턱값을 초과한 상기 제1 움직임 벡터의 크기를 소정의 비율로 감소시키고 제2 움직임 벡터로서 출력하는 움직임 벡터값 억제부(41)와, 상기 제2 움직임 벡터의 크기가 제2 문턱값을 초과한 경우에 상기 제2 움직임 벡터의 크기가 증가하지 않도록 감쇠시켜 제3 움직임 벡터로서 출력하는 움직임 벡터값 변환부(42)를 구비하는 것이 바람직하다.
적합한 예로서, 상기 움직임 벡터값 억제부는, m, n을 m＜n인 자연수로 했을 때, 상기 제2 움직임 벡터를, 상기 제1 움직임 벡터의 크기×m/n＋상기 제1 문턱값×(n－m)/n이 되는 계산식으로 구한다.
상기 움직임 벡터값 변환부는, 상기 제2 움직임 벡터의 크기가 상기 제2 문턱값에서 상기 제2 문턱값보다 큰 제3 문턱값까지의 범위에서는 제3 움직임 벡터의 크기를 일정하게 하고, 상기 제3 문턱값을 초과한 경우에 제3 움직임 벡터의 크기를 소정의 비율로 감쇠시키는 것이 바람직하다.
적합한 예로서, 상기 움직임 벡터값 변환부는, 상기 제2 움직임 벡터의 크기가 상기 제3 문턱값을 초과한 경우, 상기 제3 움직임 벡터를, 2×상기 제2 문턱값＋(상기 제3 문턱값－상기 제2 문턱값)－상기 제2 움직임 벡터의 크기가 되는 계산식으로 구한다.
화면 내에서의 상기 제1 움직임 벡터의 발생 상태를 판정하고 상태 판정값을 생성하여 출력하는 움직임 벡터 상태 판정부(3)를 구비하고, 상기 움직임 벡터 보정부는, 상기 상태 판정값에 따라서 상기 제1 움직임 벡터의 크기를 감쇠시키는 감쇠 특성을 가변하는 것이 바람직하다.
적합한 예로서, 상기 움직임 벡터 상태 판정부는, 화면 내에서 상기 제1 움직임 벡터가 어느 정도 발생했는지를 나타내는 움직임 벡터의 발생량을 나타내는 상태 판정값을 생성한다. 다른 적합한 예로서, 상기 움직임 벡터 상태 판정부는, 화면 내에서 상기 제1 움직임 벡터의 방향이 균일한지 불균일한지의 정도를 나타내는 움직임 벡터의 분포 상태를 나타내는 상태 판정값을 생성한다.
본 발명은, 전술한 종래 기술의 과제를 해결하기 위해, 입력된 영상 신호에 있어서의 적어도 2개의 실프레임 내의 화소 데이터와, 상기 중 어느 쪽의 움직임 벡터 보정 장치에 의해 보정된 움직임 벡터를 이용하여 보간 화소 데이터를 생성하는 보간 화소 데이터 생성부(5)를 구비하는 것을 특징으로 하는 영상 신호 처리 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은, 전술한 종래 기술의 과제를 해결하기 위해, 입력된 영상 신호에 있어서의 적어도 2개의 실프레임 내의 화소 데이터를 이용하여, 상기 2개의 실프레임 간에 내삽하는 보간 프레임을 구성하는 보간 화소 데이터를 생성할 때에 필요한 제1 움직임 벡터를 검출하는 움직임 벡터 검출 스텝과, 상기 제1 움직임 벡터의 크기가 제1 문턱값을 초과한 경우에 상기 제1 움직임 벡터의 크기를 감쇠시키도록 보정하는 움직임 벡터 보정 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터 보정 방법을 제공한다.
상기 움직임 벡터 보정 스텝은, 상기 제1 문턱값을 초과한 상기 제1 움직임 벡터의 크기를 소정의 비율로 감소시키고 제2 움직임 벡터로서 출력하는 움직임 벡터값 억제 스텝과, 상기 제2 움직임 벡터의 크기가 제2 문턱값을 초과한 경우에 상기 제2 움직임 벡터의 크기가 증가하지 않도록 감쇠시키고 제3 움직임 벡터로서 출력하는 움직임 벡터값 변환 스텝을 포함하는 것이 바람직하다.
적합한 예로서, 상기 움직임 벡터값 억제 스텝은, m,n을 m＜n인 자연수로 했을 때, 상기 제2 움직임 벡터를, 상기 제1 움직임 벡터의 크기×m/n＋상기 제1 문턱값×(n－m)/n이 되는 계산식으로 구한다.
상기 움직임 벡터값 변환 스텝은, 상기 제2 움직임 벡터의 크기가 상기 제2 문턱값에서 상기 제2 문턱값보다 큰 제3 문턱값까지의 범위에서는 제3 움직임 벡터의 크기를 일정하게 하고, 상기 제3 문턱값을 초과한 경우에 제3 움직임 벡터의 크기를 소정의 비율로 감쇠시키는 것이 바람직하다.
적합한 예로서, 상기 움직임 벡터값 변환 스텝은, 상기 제2 움직임 벡터의 크기가 상기 제3 문턱값을 초과한 경우, 상기 제3 움직임 벡터를, 2×상기 제2 문턱값＋(상기 제3 문턱값－상기 제2 문턱값)－상기 제2 움직임 벡터의 크기가 되는 계산식으로 구한다.
화면 내에서의 상기 제1 움직임 벡터의 발생 상태를 판정하여 상태 판정값을 생성하는 움직임 벡터 상태 판정 스텝을 포함하고, 상기 움직임 벡터 보정 스텝은, 상기 상태 판정값에 따라서 상기 제1 움직임 벡터의 크기를 감쇠시키는 감쇠 특성을 가변하는 것이 바람직하다.
적합한 예로서, 상기 움직임 벡터 상태 판정 스텝은, 화면 내에서 상기 제1 움직임 벡터가 어느 정도 발생했는지를 나타내는 움직임 벡터의 발생량을 나타내는 상태 판정값을 생성한다. 다른 적합한 예로서, 상기 움직임 벡터 상태 판정 스텝은, 화면 내에서 상기 제1 움직임 벡터의 방향이 균일한지 불균일한지의 정도를 나타내는 움직임 벡터의 분포 상태를 나타내는 상태 판정값을 생성한다.
본 발명은, 전술한 종래 기술의 과제를 해결하기 위해, 입력된 영상 신호에 있어서의 적어도 2개의 실프레임 내의 화소 데이터와, 상기 중 어느 쪽의 움직임 벡터 보정 방법에 의해 보정된 움직임 벡터를 이용하여 보간 화소 데이터를 생성하는 보간 화소 데이터 생성 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 신호 처리 방법을 제공한다.
본 발명의 움직임 벡터 보정 장치 및 방법, 그리고, 영상 신호 처리 장치 및 방법에 의하면, 움직임 벡터가 비교적 큰 경우에 오검출이 발생한 경우에서도 보간 화상의 시각적인 위화감을 경감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1에 있어서의 움직임 벡터 상태 판정부(3)의 동작의 제1 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1에 있어서의 움직임 벡터 상태 판정부(3)의 동작의 제2 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1에 있어서의 움직임 벡터 보정부(4)의 구체적 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 5는 도 4에 있어서의 움직임 벡터값 억제부(41)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 4에 있어서의 움직임 벡터값 변환부(42)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 1에 있어서의 움직임 벡터 보정부(4)의 동작의 제1 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 1에 있어서의 움직임 벡터 보정부(4)의 동작의 제2 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 1에 있어서의 움직임 벡터 보정부(4)의 동작의 제3 예를 설명하기 위한 도면이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 본 발명의 움직임 벡터 보정 장치 및 방법, 그리고, 영상 신호 처리 장치 및 방법에 대해서, 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 도 1에 나타내는 본 발명의 일 실시 형태는, 영상 신호 처리 장치의 일 예로서, 영상 신호의 실프레임 간에 보간 프레임을 내삽하여, 프레임 레이트를 2배로 변환하는 프레임 레이트 변환 장치를 나타내고 있다. 프레임 레이트를 3배 이상으로 변환하는 프레임 레이트 변환 장치라도 좋다. 본 발명의 영상 신호 처리 장치는, 프레임 레이트 변환 장치로 한정되는 것은 아니며, 움직임 벡터 검출 장치를 구비한 필름 저더(judder) 제거 장치라도 좋다. 본 발명은, 움직임 벡터 검출 장치를 구비한 임의의 영상 신호 처리 장치에 적용 가능하다.
도 1에 있어서, 60㎐의 프레임 주파수를 갖는 영상 신호(Sin)의 각 화소 데이터는, 프레임 메모리(1), 움직임 벡터 검출부(2), 보간 화소 데이터 생성부(5), 프레임 주파수 변환부(6)에 순차 입력된다. 프레임 메모리(1)는 입력된 화소 데이터를 1프레임 지연하여 출력한다. 입력된 영상 신호(Sin)의 현재 프레임을 F0, 프레임 메모리(1)로부터 출력된 현재 프레임보다 1프레임 전의 프레임을 F1로 한다. 현재 프레임(F0) 및 프레임(F1)은 실프레임이다. 프레임(F1)의 각 화소 데이터는, 움직임 벡터 검출부(2) 및 보간 화소 데이터 생성부(5)에 순차 입력된다.
움직임 벡터 검출부(2)는, 예를 들면 매칭법을 이용하고, 현재 프레임(F0)과 프레임(F1)의 화소 데이터를 이용하여, 현재 프레임(F0)과 프레임(F1)과의 사이에 내삽하는 보간 프레임의 각 보간 화소 데이터를 생성하기 위한 움직임 벡터(MV1)를 검출한다. 움직임 벡터(MV1)는 화소 데이터 단위로 검출해도 좋고, 복수의 화소 데이터로 이루어지는 블록 단위로 검출해도 좋다. 특별히 도시하지 않지만, 움직임 벡터 검출부(2)는 복수의 라인 메모리와 화소 지연기, 화소 데이터의 차분(差分)을 구하는 감산기 등을 포함하여 구성된다. 움직임 벡터(MV1)는, 움직임 벡터 상태 판정부(3) 및 움직임 벡터 보정부(4)에 입력된다. 현재 프레임(F0)과 프레임(F1)에 더하여, 프레임(F1)보다도 과거의 프레임을 이용하여 움직임 벡터(MV1)를 검출해도 좋다.
움직임 벡터 상태 판정부(3)는, 각각의 프레임 내의 움직임 벡터의 상태를 판정하여 판정 신호(D1)를 출력한다. 움직임 벡터 상태 판정부(3)의 구체적인 동작에 대해서는 나중에 상세히 설명한다. 판정 신호(D1)는 움직임 벡터 보정부(4)에 입력된다. 움직임 벡터 보정부(4)는, 판정 신호(D1)에 따라서 움직임 벡터(MV1)의 크기를 감쇠시키도록 보정하여 움직임 벡터(MV3)를 출력한다. 움직임 벡터 보정부(4)의 구체적인 구성 및 동작에 대해서는 나중에 상세히 설명한다. 움직임 벡터(MV3)는 보간 화소 데이터 생성부(5)에 입력된다.
특별히 도시하지 않지만, 보간 화소 데이터 생성부(5)는, 현재 프레임(F0)의 화소 데이터를 수평 방향 및 수직 방향으로 지연시켜, 현재 프레임(F0) 내의 소정의 수평 방향 및 수직 방향의 범위의 화소 데이터를 생성하는 복수의 라인 메모리 및 화소 지연기와, 프레임(F1)의 화소 데이터를 수평 방향 및 수직 방향으로 지연시켜, 프레임(F1) 내의 소정의 수평 방향 및 수직 방향의 범위의 화소 데이터를 생성하는 복수의 라인 메모리 및 화소 지연기를 구비한다. 또한, 보간 화소 데이터 생성부(5)는, 움직임 벡터(MV3)에 따라서, 현재 프레임(F0) 내의 화소 데이터와 프레임(F1) 내의 화소 데이터를 선택해 평균값화하여 보간 화소 데이터를 생성하는 평균값화부를 구비한다.
본 실시 형태에서는 2개의 실프레임 내의 화소 데이터를 이용하여 보간 화소 데이터를 생성하고 있지만, 3개 이상의 실프레임 내의 화소 데이터를 이용하여 보간 화소 데이터를 생성해도 좋다.
프레임 주파수 변환부(6)에는, 프레임(F0)의 화소 데이터와 보간 화소 데이터 생성부(5)로부터 출력된 보간 화소 데이터가 순차 입력된다. 프레임 주파수 변환부(6)는 시계열 변환 메모리에 의해 구성할 수 있다. 프레임 주파수 변환부(6)는, 순차 입력되는 프레임(F0)의 화소 데이터에 기초하여 실프레임인 프레임(F0)의 화상 데이터와, 보간 화소 데이터 생성부(5)로부터 순차 입력되는 보간 화소 데이터에 기초하여 보간 프레임인 보간 프레임(Fi)의 화상 데이터를 생성한다.
그리고, 프레임 주파수 변환부(6)는, 프레임(F0)의 화상 데이터와 보간 프레임(Fi)의 화상 데이터를 주파수 120㎐로 교대로 선택하여, 120㎐의 프레임 주파수를 갖는 영상 신호(Sout)를 출력한다.
다음으로, 움직임 벡터 상태 판정부(3)의 구체적인 동작에 대해서 설명한다. 우선, 도 2를 이용하여 움직임 벡터 상태 판정부(3)의 동작의 제1 예에 대해서 설명한다. 또한, 도 2는 제1 예에서 행하는 동작을 개념적으로 나타내고 있다. 움직임 벡터 상태 판정부(3)는, 1프레임의 화면을 복수의 영역으로 구분한다. 1프레임의 화면을 몇 개의 영역으로 분할할지는 적절히 설정하면 좋다. 도 2(A)는 1개의 영역(AR)을 나타내고 있다. 1개의 영역(AR)에는 복수의 화소가 포함된다. 1개의 영역(AR)에 포함되는 화소의 수는 영역(AR)의 수에 의해 정해진다. 움직임 벡터(MV1)를 화소 데이터 단위로 검출하는 경우, 영역(AR) 내에는 화소수만큼의 움직임 벡터(MV1)가 발생하게 된다. 움직임 벡터(MV1)를 복수의 화소 데이터로 이루어지는 블록 단위로 검출하는 경우, 영역(AR) 내에는 블록수만큼의 움직임 벡터(MV1)가 발생하게 된다.
움직임 벡터 상태 판정부(3)는, 영역(AR) 내에서 움직임 벡터(MV1)의 검출 단위마다 움직임 벡터(MV1)가 발생했는지 아닌지를 판정하여, 움직임 벡터(MV1)가 발생한 경우에 1을 설정하고, 발생하지 않은 경우에 0을 설정한다. 그리고, 움직임 벡터 상태 판정부(3)는, 영역(AR) 내에서 1을 총합함으로써 움직임 벡터(MV1)가 발생한 수를 카운트한다. 또한, 움직임 벡터 상태 판정부(3)는, 영역(AR) 내에서 움직임 벡터(MV1)가 발생한 수(카운트값)가 소정의 문턱값을 초과하면, 도 2(A)의 화살표의 우측에 나타내는 바와 같이 영역(AR)에 대하여 영역마다의 판정값으로서 1을 설정하고, 소정의 문턱값을 초과하지 않았다면 영역마다의 판정값으로서 0을 설정한다. 예를 들면 반수를 문턱값으로 하고 과반수이면 1을 설정한다.
도 2(B)는, 화면 내의 영역 AR00, AR01, AR02, AR03…, AR10, AR11, AR12, AR13…에 대하여 영역마다의 판정값인 0 또는 1을 설정한 상태를 나타내고 있다. 움직임 벡터 상태 판정부(3)는, 화면 내의 각각의 영역(AR)에서 설정한 영역마다의 판정값을 총합함으로써, 영역마다의 판정값으로서 1을 설정한 영역(AR)의 수를 카운트한다. 그리고, 움직임 벡터 상태 판정부(3)는, 카운트값에 따라서 예를 들면 0∼7의 8단계의 상태 판정값인 판정 신호(D1)를 출력한다.
이상과 같이, 움직임 벡터 상태 판정부(3)의 동작의 제1 예에서는, 1프레임(화면) 내에서 어느 정도 움직임 벡터(MV1)가 발생했는지를 나타내는 판정 신호(D1)를 생성한다. 즉, 제1 예에서는, 움직임 벡터(MV1)의 방향은 고려하지 않고, 1프레임 내에서의 움직임 벡터(MV1)의 발생량을 나타내는 판정 신호(D1)를 생성한다. 움직임 벡터(MV1)의 발생량이 많을수록 상태 판정값이 커진다. 상태 판정값이 클수록 움직임 벡터(MV1)가 안정되어 있다고 말할 수 있다.
이어서, 도 3을 이용하여 움직임 벡터 상태 판정부(3)의 동작의 제2 예에 대해서 설명한다. 도 3은, 1프레임 내에서 움직임 벡터(MV1)의 검출 단위마다 움직임 벡터(MV1)가 어떻게 발생했는지를 개념적으로 나타내고 있다. 검은 동그라미는 움직임 벡터(MV1)가 검출되지 않은 상태(움직임 0)이고, 도 2(A)의 화살표 좌측의 도면의 값 0에 상당한다. 도 3의 예에서는, 각각 화살표로 나타내는 바와 같이, 우방향의 움직임 벡터(MV1)와, 상방향의 움직임 벡터(MV1)와, 우상(右上) 방향의 움직임 벡터(MV1)가 발생하고 있다.
움직임 벡터 상태 판정부(3)는, 1프레임 내에서 움직임 벡터(MV1)가 어떻게 분포하고 있는지를 판정한다. 일 예로서, 움직임 벡터(MV1)를 수평 방향 및 수직 방향의 쪽에서 다음의 9종류로 분류한다. 수평 방향 및 수직 방향으로 움직임이 없는 경우를 [0,0], 우방향으로 움직임이 있고 수직 방향으로는 움직임이 없는 경우를 [＋,0], 좌방향으로 움직임이 있고 수직 방향으로는 움직임이 없는 경우를 [－,0]으로 한다. 수평 방향으로 움직임이 없고, 상방향으로 움직임이 있는 경우를 [0,＋], 수평 방향으로 움직임이 없고, 하방향으로 움직임이 있는 경우를 [0,－]로 한다. 우방향 및 상방향으로 움직임이 있는 경우를 [＋,＋], 우방향 및 하방향으로 움직임이 있는 경우를 [＋,－], 좌방향 및 상방향으로 움직임이 있는 경우를 [－,＋], 좌방향 및 하방향으로 움직임이 있는 경우를 [－,－]로 한다.
움직임 벡터 상태 판정부(3)는, 검출 단위마다의 움직임 벡터(MV1)를 [0,0]∼[－,－]의 9 종류 중 어느 쪽으로 분류하고, 각각의 종류마다 수를 총합한다. 이에 따라, 움직임 벡터 상태 판정부(3)는, 1프레임 내의 움직임 벡터(MV1)가 비교적 동일한 방향으로 발생했는지 여러 가지 상이한 방향으로 발생했는지를 판정할 수 있다. 움직임 벡터 상태 판정부(3)는, 예를 들면 종류마다의 수의 총합을 이용하여 소정의 함수에 의해 1프레임 내에서 움직임 벡터(MV1)의 방향이 균일한지 불균일한지의 정도를 나타내는 상태 판정값을 생성한다. 상태 판정값은 제1 예와 동일하게, 0∼7의 8단계로 하고, 이것을 판정 신호(D1)라고 한다. 즉, 제2 예에서는, 움직임 벡터(MV1)의 방향을 고려하여, 1프레임 내에서의 움직임 벡터(MV1)의 분포 상태를 나타내는 판정 신호(D1)를 생성한다. 움직임 벡터(MV1)의 방향이 균일해질수록 상태 판정값이 커진다. 상태 판정값이 클수록 움직임 벡터(MV1)가 안정되어 있다고 말할 수 있다.
다음으로, 움직임 벡터 보정부(4)의 구성 및 동작에 대해서 설명한다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 움직임 벡터 보정부(4)는, 움직임 벡터값 억제부(41)와 움직임 벡터값 변환부(42)를 구비한다. 움직임 벡터값 억제부(41) 및 움직임 벡터값 변환부(42)에는 판정 신호(D1)가 입력된다. 움직임 벡터값 억제부(41)는, 움직임 벡터(MV1)의 크기가 소정의 값(제1 문턱값)을 초과한 경우에 움직임 벡터(MV1)의 크기를 감소시키고 움직임 벡터(MV2)로서 출력한다.
도 5는, 움직임 벡터값 억제부(41)에 있어서 움직임 벡터(MV1)의 크기를 억제할 때의 특성을 나타내고 있다. 움직임 벡터값 억제부(41)는, 움직임 벡터(MV1)의 크기가 0에서 제1 문턱값 s까지의 범위에서는 움직임 벡터(MV1)를 그대로 움직임 벡터(MV2)로 하고, 제1 문턱값 s를 초과하면, 다음의 (1)식에 기초하여 움직임 벡터(MV2)를 생성한다.
MV2＝MV1×m/n＋s×{(n－m)/n}…(1)
상기 (1)식에 있어서의 m, n는 m＜n인 소정의 자연수로, 값은 적절히 설정하면 좋다. 제1 문턱값 s, 즉, 움직임 벡터(MV1)를 감쇠시키는 개시점이 되는 위치는 고정이라도 좋지만, 판정 신호(D1)의 상태 판정값에 따라서 가변시키는 것이 바람직하다. 상태 판정값이 커질수록 값 s를 큰 값으로 하는 것이 바람직하다.
움직임 벡터(MV2)는 움직임 벡터값 변환부(42)에 입력된다. 도 6은, 움직임 벡터값 변환부(42)에 있어서 움직임 벡터(MV2)의 크기를 변환할 때의 특성을 나타내고 있다. 움직임 벡터값 변환부(42)는, 움직임 벡터(MV2)의 크기가 0에서 제2 문턱값 r까지의 범위에서는 움직임 벡터(MV2)를 그대로 움직임 벡터(MV3)로 한다. 움직임 벡터값 변환부(42)는, 움직임 벡터(MV2)의 크기가 제2 문턱값 r에서 제3 문턱값 t까지의 범위 h에서는 움직임 벡터(MV3)의 값을 일정값 r에서 유지시킨다. 또한 움직임 벡터값 변환부(42)는, 움직임 벡터(MV2)의 크기가 제3 문턱값 t를 초과하면, 다음의 (2)식에 기초하여 움직임 벡터(MV3)를 생성한다.
MV3＝2×r＋h－MV2…(2)
상기 (2)식에 의해, 움직임 벡터(MV2)의 크기가 제3 문턱값 t를 초과하면, 움직임 벡터(MV3)의 크기는 소정의 비율로 감쇠하여 0으로 향하게 된다. 상기 (2)식에 있어서의 제2 문턱값 r이나 범위 h는 고정이라도 좋지만, 판정 신호(D1)의 상태 판정값에 따라서 가변시키는 것이 바람직하다. 상태 판정값이 커질수록 값 r을 큰 값으로 하고, 범위 h를 길게 하는 것이 바람직하다. 범위 h를 고정으로 하고, 상태 판정값이 커질수록 값 r를 큰 값으로 해도 좋다.
도 7∼도 9는, 이상 설명한 움직임 벡터 보정부(4)에 있어서의 (1)식 및 (2)식에 의한 변환 처리에 의해, 움직임 벡터(MV1)를 움직임 벡터(MV3)로 보정하는 보정 특성을 나타내고 있다. 도 7은 (1)식에 있어서의 m, n을 3, 4로 한 경우의 보정 특성, 도 8은 m, n을 1, 2로 한 경우의 보정 특성, 도 9는 m, n을 1, 4로 한 경우의 보정 특성이다. 도 7∼도 9로부터 알 수 있는 바와 같이, 움직임 벡터(MV1)의 크기가 제1 문턱값 s를 초과한 부분의 (1)식의 변환 특성에 의해 정해지는 기울기를 작게 할수록(감쇠시킬수록), 범위 h를 초과한 이후의 (2)식의 변환 특성에 의해 정해지는 부(負)의 기울기가 완만해진다(감쇠의 정도가 작아진다).
도 7∼도 9에 나타내는 움직임 벡터 보정부(4)에 의한 움직임 벡터(MV1)의 보정 동작에 의해, 보간 화소 데이터 생성부(5)에서 실제로 이용되는 움직임 벡터(MV3)는, 움직임이 큰 경우에 정지 벡터에 상당하는 0으로 향하여 수속(收束)하기 때문에, 움직임 벡터 검출부(2)에 있어서 움직임 벡터의 오검출이 발생한 경우에서도 보간 화상의 시각적인 위화감(보간 화상의 파탄)을 경감할 수 있다. 또한, 움직임 벡터가 비교적 작은 경우에는 움직임 벡터(MV1)는 보정되지 않고 그대로 움직임 벡터(MV3)가 되기 때문에, 통상의 움직임이라면 양호한 보간 화상을 생성할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서는, 움직임 벡터(MV3)의 특성으로서 일정값 r로 하는 기간 h를 형성하고 있기 때문에, 움직임 벡터 보정부(4)에 의해 움직임 벡터(MV1)가 보정되지 않는 상태에서 보정된 상태까지 매끄럽게 바뀌게 된다. 따라서, 보간 화상의 시각적인 위화감을 경감할 수 있다.
본 발명은 이상 설명한 본 실시 형태로 한정되는 일 없이, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러 가지 변경 가능하다. 본 발명은 본 실시 형태에서 설명한 장치의 기능을 컴퓨터에 실현시키기 위한 프로그램을 포함하는 것이다. 이들 프로그램은, 기록 매체로부터 판독되어 컴퓨터에 취입되어도 좋고, 통신 네트워크를 통하여 전송되어 컴퓨터에 취입되어도 좋다.
1 : 프레임 메모리
2 : 움직임 벡터 검출부
3 : 움직임 벡터 상태 판정부
4 : 움직임 벡터 보정부
5 : 보간 화소 데이터 생성부
6 : 프레임 주파수 변환부
41 : 움직임 벡터값 억제부
42 : 움직임 벡터값 변환부

Claims (18)

  1. 입력된 영상 신호에 있어서의 적어도 2개의 실(real)프레임 내의 화소 데이터를 이용하여, 상기 2개의 실프레임 간에 내삽(insertion)하는 보간 프레임(interpolated frame)을 구성하는 보간 화소 데이터를 생성할 때에 필요한 제1 움직임 벡터를 검출하는 움직임 벡터 검출부와,
    상기 제1 움직임 벡터의 크기가 제1 문턱값을 초과한 경우에 상기 제1 움직임 벡터의 크기를 감쇠시키도록 보정하는 움직임 벡터 보정부를 구비하고,
    상기 움직임 벡터 보정부는,
    상기 제1 문턱값을 초과한 상기 제1 움직임 벡터의 크기를 소정의 비율로 감소시키고 제2 움직임 벡터로서 출력하는 움직임 벡터값 억제부와,
    상기 제2 움직임 벡터의 크기가 제2 문턱값을 초과한 경우에 상기 제2 움직임 벡터의 크기가 증가하지 않도록 감쇠시켜 제3 움직임 벡터로서 출력하는 움직임 벡터값 변환부를 구비하고,
    상기 움직임 벡터값 변환부는, 상기 제2 움직임 벡터의 크기가 상기 제2 문턱값에서 상기 제2 문턱값보다 큰 제3 문턱값까지의 범위에서는 제3 움직임 벡터의 크기를 일정하게 하고, 상기 제3 문턱값을 초과한 경우에 제3 움직임 벡터의 크기를 소정의 비율로 감쇠시키는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터 보정 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 입력된 영상 신호에 있어서의 적어도 2개의 실프레임 내의 화소 데이터를 이용하여, 상기 2개의 실프레임 간에 내삽하는 보간 프레임을 구성하는 보간 화소 데이터를 생성할 때에 필요한 제1 움직임 벡터를 검출하는 움직임 벡터 검출부와,
    상기 제1 움직임 벡터의 크기가 제1 문턱값을 초과한 경우에 상기 제1 움직임 벡터의 크기를 감쇠시키도록 보정하는 움직임 벡터 보정부를 구비하고,
    상기 움직임 벡터 보정부는,
    상기 제1 문턱값을 초과한 상기 제1 움직임 벡터의 크기를 소정의 비율로 감소시키고 제2 움직임 벡터로서 출력하는 움직임 벡터값 억제부와,
    상기 제2 움직임 벡터의 크기가 제2 문턱값을 초과한 경우에 상기 제2 움직임 벡터의 크기가 증가하지 않도록 감쇠시켜 제3 움직임 벡터로서 출력하는 움직임 벡터값 변환부를 구비하고,
    상기 움직임 벡터값 억제부는, m, n을 m＜n인 자연수로 했을 때, 상기 제2 움직임 벡터를,
    상기 제1 움직임 벡터의 크기×m/n＋상기 제1 문턱값×(n－m)/n이 되는 계산식으로 구하고,
    상기 움직임 벡터값 변환부는, 상기 제2 움직임 벡터의 크기가 상기 제2 문턱값에서 상기 제2 문턱값보다 큰 제3 문턱값까지의 범위에서는 제3 움직임 벡터의 크기를 일정하게 하고, 상기 제3 문턱값을 초과한 경우에 제3 움직임 벡터의 크기를 소정의 비율로 감쇠시키는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터 보정 장치.
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 움직임 벡터값 변환부는, 상기 제2 움직임 벡터의 크기가 상기 제3 문턱값을 초과한 경우, 상기 제3 움직임 벡터를,
    2×상기 제2 문턱값＋(상기 제3 문턱값－상기 제2 문턱값)－상기 제2 움직임 벡터의 크기가 되는 계산식으로 구하는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터 보정 장치.
  6. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    화면 내에서의 상기 제1 움직임 벡터의 발생 상태를 판정하고 상태 판정값을 생성하여 출력하는 움직임 벡터 상태 판정부를 구비하고,
    상기 움직임 벡터 보정부는, 상기 상태 판정값에 따라서 상기 제1 움직임 벡터의 크기를 감쇠시키는 감쇠 특성을 가변하는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터 보정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 움직임 벡터 상태 판정부는, 화면 내에서 상기 제1 움직임 벡터가 어느 정도 발생했는지를 나타내는 움직임 벡터의 발생량을 나타내는 상태 판정값을 생성하는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터 보정 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 움직임 벡터 상태 판정부는, 화면 내에서 상기 제1 움직임 벡터의 방향이 균일한지 불균일한지의 정도를 나타내는 움직임 벡터의 분포 상태를 나타내는 상태 판정값을 생성하는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터 보정 장치.
  9. 입력된 영상 신호에 있어서의 적어도 2개의 실프레임 내의 화소 데이터와, 제1항 또는 제4항에 기재된 움직임 벡터 보정 장치에 의해 보정된 움직임 벡터를 이용하여 보간 화소 데이터를 생성하는 보간 화소 데이터 생성부를 구비하는 것을 특징으로 하는 영상 신호 처리 장치.
  10. 입력된 영상 신호에 있어서의 적어도 2개의 실프레임 내의 화소 데이터를 이용하여, 상기 2개의 실프레임 간에 내삽하는 보간 프레임을 구성하는 보간 화소 데이터를 생성할 때에 필요한 제1 움직임 벡터를 검출하는 움직임 벡터 검출 스텝과,
    상기 제1 움직임 벡터의 크기가 제1 문턱값을 초과한 경우에 상기 제1 움직임 벡터의 크기를 감쇠시키도록 보정하는 움직임 벡터 보정 스텝을 포함하고,
    상기 움직임 벡터 보정 스텝은,
    상기 제1 문턱값을 초과한 상기 제1 움직임 벡터의 크기를 소정의 비율로 감소시키고 제2 움직임 벡터로서 출력하는 움직임 벡터값 억제 스텝과,
    상기 제2 움직임 벡터의 크기가 제2 문턱값을 초과한 경우에 상기 제2 움직임 벡터의 크기가 증가하지 않도록 감쇠시켜 제3 움직임 벡터로서 출력하는 움직임 벡터값 변환 스텝을 포함하고,
    상기 움직임 벡터값 변환 스텝은, 상기 제2 움직임 벡터의 크기가 상기 제2 문턱값에서 상기 제2 문턱값보다 큰 제3 문턱값까지의 범위에서는 제3 움직임 벡터의 크기를 일정하게 하고, 상기 제3 문턱값을 초과한 경우에 제3 움직임 벡터의 크기를 소정의 비율로 감쇠시키는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터 보정 방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 입력된 영상 신호에 있어서의 적어도 2개의 실프레임 내의 화소 데이터를 이용하여, 상기 2개의 실프레임 간에 내삽하는 보간 프레임을 구성하는 보간 화소 데이터를 생성할 때에 필요한 제1 움직임 벡터를 검출하는 움직임 벡터 검출 스텝과,
    상기 제1 움직임 벡터의 크기가 제1 문턱값을 초과한 경우에 상기 제1 움직임 벡터의 크기를 감쇠시키도록 보정하는 움직임 벡터 보정 스텝을 포함하고,
    상기 움직임 벡터 보정 스텝은,
    상기 제1 문턱값을 초과한 상기 제1 움직임 벡터의 크기를 소정의 비율로 감소시키고 제2 움직임 벡터로서 출력하는 움직임 벡터값 억제 스텝과,
    상기 제2 움직임 벡터의 크기가 제2 문턱값을 초과한 경우에 상기 제2 움직임 벡터의 크기가 증가하지 않도록 감쇠시켜 제3 움직임 벡터로서 출력하는 움직임 벡터값 변환 스텝을 포함하고,
    상기 움직임 벡터값 억제 스텝은, m, n을 m＜n인 자연수로 했을 때, 상기 제2 움직임 벡터를,
    상기 제1 움직임 벡터의 크기×m/n＋상기 제1 문턱값×(n－m)/n이 되는 계산식으로 구하고,
    상기 움직임 벡터값 변환 스텝은, 상기 제2 움직임 벡터의 크기가 상기 제2 문턱값에서 상기 제2 문턱값보다 큰 제3 문턱값까지의 범위에서는 제3 움직임 벡터의 크기를 일정하게 하고, 상기 제3 문턱값을 초과한 경우에 제3 움직임 벡터의 크기를 소정의 비율로 감쇠시키는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터 보정 방법.
  14. 제10항 또는 제13항에 있어서,
    상기 움직임 벡터값 변환 스텝은, 상기 제2 움직임 벡터의 크기가 상기 제3 문턱값을 초과한 경우, 상기 제3 움직임 벡터를,
    2×상기 제2 문턱값＋(상기 제3 문턱값－상기 제2 문턱값)－상기 제2 움직임 벡터의 크기가 되는 계산식으로 구하는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터 보정 방법.
  15. 제10항 또는 제13항에 있어서,
    화면 내에서의 상기 제1 움직임 벡터의 발생 상태를 판정하여 상태 판정값을 생성하는 움직임 벡터 상태 판정 스텝을 포함하고,
    상기 움직임 벡터 보정 스텝은, 상기 상태 판정값에 따라서 상기 제1 움직임 벡터의 크기를 감쇠시키는 감쇠 특성을 가변하는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터 보정 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 움직임 벡터 상태 판정 스텝은, 화면 내에서 상기 제1 움직임 벡터가 어느 정도 발생했는지를 나타내는 움직임 벡터의 발생량을 나타내는 상태 판정값을 생성하는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터 보정 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 움직임 벡터 상태 판정 스텝은, 화면 내에서 상기 제1 움직임 벡터의 방향이 균일한지 불균일한지의 정도를 나타내는 움직임 벡터의 분포 상태를 나타내는 상태 판정값을 생성하는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터 보정 방법.
  18. 입력된 영상 신호에 있어서의 적어도 2개의 실프레임 내의 화소 데이터와, 제10항 또는 제13항에 기재된 움직임 벡터 보정 방법에 의해 보정된 움직임 벡터를 이용하여 보간 화소 데이터를 생성하는 보간 화소 데이터 생성 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 신호 처리 방법.
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