KR20000022865A - 움직임 판정 장치, 그 방법 및 화상 정보 변환 장치 - Google Patents

움직임 판정 장치, 그 방법 및 화상 정보 변환 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 입력 화상 신호의 부분 화상에 관하여 움직임을 검출하는 움직임 판정 장치, 그 방법 및 화상 정보 변환 장치에 관한 것으로서, 테롭과 같은 인공적인 화상의 움직임 판정을 테롭 이외의 화상의 움직임 판정과 분리하여 행함으로써 움직임 적응 처리를 보다 양호하게 행하는 것이 가능한 움직임 판정 장치, 그 방법 및 화상 정보 변환 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 움직임 판정 장치는 입력 화상 신호의 부분 화상에 관하여 움직임을 검출하는 움직임 판정 장치에서, 부분 화상에 관하여 검출된 프레임간 차분을 역치와 비교하여 프레임간 차분이 역치보다 클때에 움직임이 있는 것이라고 판정하는 제1 움직임 검출부와, 부분 화상에 관하여 검출된 프레임간 차분을 역치와 비교하여 부분 화소에 관하여 검출된 필드간 차분을 역치와 비교하고 프레임간 차분 및 필드간 차분이 각각 역치보다 클 때에 인공적인 화상의 움직임이 있는 것이라고 판정하는 제2 움직임 검출부와, 제1 및 제2 움직임 검출부의 판정 출력에서 움직임 판정 출력을 형성하는 출력부로 이루어지는 움직임 판정 장치이다.

Description

움직임 판정 장치, 그 방법 및 화상 정보 변환 장치{The movement judgment equipment, the method and the picture information change equipment}
입력 디지털 화상 신호를 다른 주사선 구조로 변환하는 화상 신호 변환 장치, 디지털 화상 신호를 압축하는 고능률 부호화 등의 화상 처리에 있어서, 화상의 주목 부분의 정지, 움직임을 판정하는 움직임 판정이 사용된다. 종래의 움직임 판정 장치에서는 화상 부분(예를 들면 1프레임의 화상을 세분화한 블록)에 대하여 프레임간 차분의 절대값의 합을 구하고, 절대값의 합의 대소에 따라 화상 부분의 움직임의 유무를 판정하도록 하고 있었다. 즉 프레임간 차분의 절대값의 합이 클 때에는 화상 부분에 움직임이 있다고 결정하고, 이것이 작을 때에는 정지라고 결정하였다.
종래의 움직임 판정은 프레임간 차분을 사용한 판정이기 때문에 테롭을 움직이고 있을 때에는 움직이는 테롭이 존재함에도 불구하고, 정지라고 잘못 판정할 우려할 있었다. 테롭은 화상에 중첩되는 문자, 기호를 의미한다. 예를 들면 "川"이라는 문자가 수평 방향으로 움직이고 1프레임 후에는 이 문자의 2개의 세로 부분이 겹쳐지는 경우에는 1프레임 중간의 필드에서는 시간적으로 앞의 필드의 화상과 크게 달라도 프레임간 차분이 작기 때문에 정지라고 판정하여 버린다. 이 판정을 바탕으로 정지 화면에 적용되는 화상 처리를 행하면 그 부분이 원활하게 움직이고 있는 것처럼 보이지 않고 부자연스런 처리가 결과가 발생한다. 한편, 화상 전체에서 움직임 상태에 적용되는 처리를 행하면 그 밖의 정지 부분에서도 움직임 상태에 적용되는 처리가 이루어지므로 화상 전체가 흐려진 느낌이 되어 버리는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 테롭과 같은 인공적인 화상의 움직임 판정을 테롭 이외의 화상의 움직임 판정과 분리하여 행함으로써 움직임 적응 처리를 보다 양호하게 행하는 것이 가능한 움직임 판정 장치, 그 방법 및 화상 정보 변환 장치를 제공하는데에 있다.
본 발명의 움직임 판정 장치는 입력 화상 신호의 부분 화상에 관하여 움직임을 검출하는 움직임 판정 장치에서, 부분 화상에 관하여 검출된 프레임간 차분을 역치와 비교하여 프레임간 차분이 역치보다 클때에 움직임이 있는 것이라고 판정하는 제1 움직임 검출부와 부분 화상에 관하여 검출된 프레임간 차분을 역치와 비교하여 부분 화소에 관하여 검출된 필드간 차분을 역치와 비교하고 프레임간 차분 및 필드간 차분이 각각 역치보다 클 때에 인공적인 화상의 움직임이 있는 것이라고 판정하는 제2 움직임 검출부와 제1 및 제2 움직임 검출부의 판정 출력에서 움직임 판정 출력을 형성하는 출력부로 이루어지는 움직임 판정 장치이다.
본 발명의 움직임 판정 방법은, 입력 화상 신호의 부분 화상에 관하여 움직임을 검출하는 움직임 판정 방법에 있어서, 부분 화상에 관하여 검출된 프레임간 차분을 역치와 비교하여 프레임간 차분이 역치보다 클때에 움직임이 있는 것이라고 판정하는 제1 움직임 검출 단계와 부분 화상에 관하여 검출된 프레임간 차분을 역치와 비교하고 부분 화소에 관하여 검출된 필드간 차분을 역치와 비교하여 프레임간 차분 및 필드간 차분이 각각 역치보다 클 때에 인공적인 화상의 움직임이 있는 것이라고 판정하는 제2 움직임 검출 단계와 제1 및 제2 움직임 검출 단계의 판정 출력에서 움직임 판정 출력을 형성하는 단계로 이루어지는 움직임 판정 방법이다.
본 발명의 화상 정보 변환 장치는 입력 화상 신호에서 주사선 구조가 다른 복수의 출력 화상 신호를 형성하도록 한 화상 정보 변환 장치에 있어서, 출력 화상 신호의 생성해야 할 화소의 주변에 위치하는 입력 화상 신호의 복수의 제1 화소를 선택하는 제1 데이터 선택 수단과 출력 화상 신호의 생성해야 할 화소의 주변에 위치하는 입력 화상 신호의 복수의 제2 화소를 선택하는 제2 데이터 선택 수단과 출력 화상 신호의 생성해야 할 화소의 주변에 위치하는 입력 화상 신호의 복수의 제3 화소를 선택하는 제3 데이터 선택 수단과 미리 취득되어 있는 추정식 계수를 기억하는 메모리 수단과, 제1 데이터 선택 수단에서 선택된 복수의 제1 화소와 추정식 계수의 선형 추정식에 따라 출력 화상 신호의 화소를 생성하는 신호 발생 수단과 제2의 데이터 선택 수단에서 선택된 복수의 제2 화상을 바탕으로 하여 클래스를 형성하고, 제3의 데이터 선택 수단에서 선택된 복수의 제3 화상을 바탕으로 하여 공간 움직임 클래스를 형성하고, 공간 클래스와 움직임 클래스를 통합한 클래스 정보에 대응하고, 추정식 계수를 신호 생성 수단에 공급하는 클래스 결정 수단과 신호 생성 수단에 대하여 접속되고, 변환 화소를 지정된 주사선 구조로 변환하기 위한 주사선 변환 수단을 가지며, 움직임 클래스를 형성하기 위한 움직임 판정부는 부분 화상에 관하여 검출된 프레임간 차분을 역치와 비교하여 프레임간 차분이 역치보다 클때 움직임이 있는 것이라고 판정하는 제1 움직임 검출부와 부분 화상에 관하여 검출된 프레임간 차분을 역치와 비교하고 부분 화소에 관하여 검출된 필드간 차분을 역치와 비교하여 프레임간 차분 및 필드간 차분이 각각 역치보다 클 때에 인공적인 화상의 움직임이 있는 것이라고 판정하는 제2 움직임 검출부와 제1 및 제2 움직임 검출부의 판정 출력에서 움직임 판정 출력을 형성하는 출력부로 이루어지는 화상 정보 변환 장치이다.
도 1은, 본 발명에 의한 움직임 판정 장치의 한 실시 형태의 블록도.
도 2는, 본 발명의 한 실시 형태에서 움직임 판정에 사용하는 탭을 나타내는 약선도.
도 3은, 본 발명의 한 실시 형태에서의 역치를 설명하기 위한 약선도.
도 4는, 본 발명의 한 실시 형태에서의 테롭 움직임 검출부의 일례의 블록도.
도 5는, 테롭 판정에 사용하는 필드간 차분의 설명에 사용하는 약선도.
도 6은, 본 발명의 한 실시 형태에서의 테롭 움직임 검출부의 다른 예의 블록도.
도 7은, 테롭 판정에 사용하는 수직 필터 처리를 한 필드간 차분의 설명에 사용하는 약선도.
도 8은, 테롭 판정에 사용하는 공간 액티비티를 검출하기 위한 구성을 나타내는 블록도.
도 9는, 본 발명을 적용할 수 있는 화상 정보 변환 장치의 일례의 블록도.
도 10은, SD 화소와 525p 화소의 위치 관계를 설명하기 위한 약선도.
도 11은, 선순차 변환 동작을 설명하기 위한 파형도.
도 12는, SD 화소 및 525p 화소의 위치 관계와 공간 클래스 탭의 일례를 나타내는 약선도.
도 13은, 계수 데이터를 취득하기 위한 구성의 일례를 나타내는 블록도.
도 14는, SD 화소와 1050i 화소의 위치 관계를 설명하기 위한 약선도.
도 15는, 분류 적응 처리를 설명하는 도면.
도 16은, 클래스 분류용 블록을 구성하는 화소 비트의 삭감을 설명을 하는 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
2 : 탭 구축부 3 : 테롭 움직임 검출부
11 : 움직임 클래스 결정부 73 : 필터
75 : 감산 101, 103 : 탭선택 회로
102 : 추정예측 연산회로 105 : 공간 클래스 검출 회로
106 : 움직임 클래스 검출 회로 107 : 클래스 합성 회로
108 : 계수 메모리 109 : 선순차 변환 회로
120 : 2차원 추출 필터 127 : 정규 방정식 가산부
128 : 예측 계수 결정부
이하, 본 발명의 한 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 한 실시 형태의 구성을 나타낸다. 도 1에 나타내는 바와 같이 입력 단자(1)로부터 입력 디지털 화상 신호가 탭 구축 회로(2)로 공급된다. 일례로서, 입력 디지털 화상 신호가 인터리스 신호로서, 탭 구축 회로(2)에서는 도 2에 나타내는 50개의 화소가 움직임 판정에 사용하는 탭으로서 선택되며, 선택된 탭이 출력된다. 도 2는 t-1, t, t+1과 시간적으로 연속되는 3필드의 공간적으로 동일 부분의 화소를 나타내고 있다. 도 2 중의 도트가 소정 주파수에서 샘플링되는 것이 얻어지는 화소를 나타낸다. 예를 들면 1화소는 8비트의 휘도값이다.
시간 t-1의 필드에서는 시간적으로 연속되는 3 라인의 각각에서 대응되는 위치의 5개의 탭이 선택된다. 마찬가지로 시간 t-1의 필드에서는 시간적으로 연속되는 3라인의 각각에서 대응되는 위치의 5개의 탭이 선택된다. 이러한 필드의 탭의 공간적인 위치가 동일하다. 또, 현재(시간 t)의 필드에서는 시간적으로 연속되는 4라인의 각각에서 대응되는 위치의 5개의 탭이 선택된다. 인터리스 방식이기 때문에 이러한 4라인은 t-1 및 t+1의 필드의 탭과는 공간적으로 1라인 어긋나 있다. 그리고 도 2에서 x로 표시하는 위치가 주목점이고, 이 주목점에 관한 움직임 판정이 이루어진다.
탭 구축 회로(2)에 대하여 테롭 움직임 검출부(3), 프레임간 차분 FrG 검출 회로(4) 및 공간 구배(SGsum) 검출 회로(5)가 접속된다. 테롭 움직임 검출부(3)에 대하여 선택 회로(6)가 접속된다. 프레임간 차분 FrG 검출 회로(4)에 대하여 비교기(7,8,9)가 접속된다. 비교기(7)에서는 프레임간 차분 FrG와 역치(th)가 비교되고, 비교기(8) 및 (9)에서는 프레임간 차분(FrG)과 역치(th(3 및 4)가 각각 비교된다. 공간 구배(SGsum) 검출 회로(5)에 대하여 비교기(10)이 선택된다. 비교기(10)에서는 공간 구배(SGsum)와 역치(th1)가 비교된다.
비교기(7,8,9,10)는 입력값이 역치보다 클때에 ?"(논리적인 1)의 출력을 발생하고, 그렇지 않을 때에 ?"의 출력을 발생한다. 예를 들면 FrG≥th2일 때는 비교기(7)의 출력이?"가 되고 FrG<th2일 때는 그 출력이 ?"(논리적인 0)이 된다. 또한 공간 구배(SGsum) 검출 회로(5)에 대하여 역치 발생부(12)가 접속된다. 역치의 대소 관계는 th2>th3>th4이다. 역치 발생부(12)에 대해서는 후술한다.
프레임간 차분(FrG)은 t-1의 필드의 15개의 탭 화소값의 각각과 1프레임 후의 t+1의 필드의 공간적으로 동일 위치의 15개 탭의 화소값과의 차분틀 구하고, 구해진 15개의 프레임간 차분을 절대값으로 변환하고, 다시 프레임간 차분의 절대값을 합계한 값이다. 일반적으로는 프레임간 차분(FrG)이 클수록 프레임간의 움직임이 큰 것이라고 판정된다.
공간 구배(SGsum)는 t-1의 필드의 공간 구배(SG)(t-1), t의 필드의 공간 구배(SG)(t), t+1의 필드의 공간 구배(SG)(t+1)의 합계값이다. 이러한 공간 구배는 공간 액티비티의 하나이다. 각 필드의 공간 구배는 각각의 화소와 인접 화소와의 차분의 절대값을 구하고, 차분의 절대값을 합계한 값이다. 예를 들면 t-1의 필드에서, 좌상 코너의 화소인 경우에서는 그 바로 아래의 화소와 우측의 화소가 인접 화소이며, 자신의 화소값과 각 인접 화소의 화소값의 차분이 계산된다. 마찬가지로 다른 화소에 관해서도 수직 방향 및 수평 방향에서의 인접 화소와의 차분값이 계산된다. 그리고 15개의 화소에 관한 차분값을 합계함으로써 t-1의 필드의 공간 구배(SG)(t-1)가 구해진다. 다른 필드의 공간 구배(SG)(t) 및 (SG)(t+1)도 마찬가지이다.
비교기(7,8,9 및 10)의 출력이 움직임 클래스 결정부(11)에 공급된다. 움직임 클래스 결정부(11)는 이러한 비교기(7 내지 10)의 출력을 받아 예를 들면 3비트의 코드의 움직임 클래스(MJ)를 출력한다. 움직임 클래스(MJ)는 0, 1, 2, 3의 값을 취할 수 있다. 움직임 클래스(0)에서 움직임 클래스(3)을 향하여 주목점의 움직임이 크다는 것을 나타낸다. 움직임 클래스(MJ) 결정부(11)는 하기의 조건에 따라 움직임 클래스(MJ)를 결정하여 움직임 클래스(MJ)를 선택 회로(6)로 출력한다.
움직임 클래스(MJ)=3 SGsum≥th1 and FrG≥th2(and는 논리곱의 의미이다) 움직임 클래스(MJ)=2 SGsum≥th1 and FrG≥th3 움직임 클래스(MJ)=1 SGsum≥th1 and FrG≥th4 움직임 클래스 0 상기 이외 역치 발생부(12)는 도 3에 나타내는 바와 같이 공간 구배(SGsum)의 크기에 따라 변화되는 역치(th2, th3, th4)를 발생한다. 각 역치의 변화 방법이 독립적이지만, 공간 구배(SGsum)가 커짐에 따라 각 역치도 커지는 경향을 갖는다. 발생한 역치(th2, th3 및 th4)가 상술한 비교rl(7,8,9)에 대하여 각각 공급되어, 프레임간 차분(ErG)과 비교된다. 그것에 의해 상술한 조건에 따라 4종류의 움직임 클래스(MJ)가 결정된다. 또한 역치(th1)는 움직임 판정의 대상인 부분 화소의 공간 구배(SGsum)가 어느 정도 이상 큰 것을 검출하기 위하여 적절한 값으로 선정된다.
역치값(th2)을 발생하기 위하여 공간 구배(SGsum)가 공급되는 구간 판정 회로(12) 및 구간 위치 판정 회로(22)와 구간 판정 회로(21)의 출력에 대응된 파라미터를 출력하는 메모리(23)와 구간 위치 판정 회로(22)의 출력와 메모리(23)에서의 파라미터를 수취하여 역치(th2)를 발생하는 th2 계산 회로(24)가 마련되어 있다. 도 3에 나타내는 바와 같이 공간 구배(SGsum)의 A0, A1, A2, A3에서 나타내는 값에 의해 4개의 구간이 규정된다. 3개의 구간(A0-A1)(A1-A2)(A2-A3)은 서로 같은 폭이 된다. 또 SGsum>A3 이상의 구간에서는 역치(th2, th3, th4)의 값이 포화된 것이 된다. 구간 판정 회로(21)에 의해 4개의 구간 중의 하나의 구간이 결정된다.
또, 공간 구배(SGsum)의 값(A0-A3)에 각각과 대응되는 역치 레벨(B10, B11, B12, B13)이 규정되고, 이러한 레벨이 메모리(23)에서 출력된다. 예를 들면 구간(A0-A1)의 경우에서는 레벨(B10 및 B11)이 메모리(23)에서 역치 계산 회로(24)에 대하여 출력된다. 3개의 각 가간 중에는 균등하게 예를 들면 64분할된다. 구간내 위치 판정 회로(22)는 구간내의 위치를 결정한다. 구간내의 위치가 결정되면 역치값 계산 회로(24)는 선형 보간에 의해 역치값(th2)을 발생한다. 예를 들면 구간(A0-A1)내의 위치에서는 그 위치에 따른 계수를 레벨(B10 및 B11)에 대하여 각각 승산하고, 승산 결과를 가산함으로써 역치값(th2)가 얻어진다.
역치값(th3)을 발생하기 위하여 구간 판정 회로(31), 구간내 위치 판정 회로(32), 메모리(33) 및 계산 회로(34)가 마련된다. 역치값(th4)을 발생하기 위하여 구간 판정 회로(41), 구간내 위치 판정 회로(42), 메모리(43) 및 계산 회로(44)가 마련된다. 이러한 구성은 상술한 역치(th2)를 발생하기 위한 구성과 마찬가지로 동작한다. 단, 메모리(34)에는 역치값(th3)용의 레벨(B20, B21, B22, B23)이 격납되고, 메모리(44)에는 역치값(th4)용의 레벨(B30, B31, B32, B33)이 격납되어 있다.
상술한 바와 같이 결정된 움직임 클래스(MJ)가 선택 회로(6)에 공급된다. 선택 회로(6)에서는 테롭 움직임 검출부(3)에서의 테롭 판정 출력과 움직임 클래스(MJ)의 한쪽이 선택되어 출력 단자(13)로 출력된다. 일례로서 테롭 판정 출력에 대하여 단일의 클래스(모노 클래스)를 할당한다. 조건 A 또는 조건 B가 성립할 때에 테롭 판정 출력이 테롭의 움직임이 있다는 것을 나타낸다.
선택 회로(6)는 테롭 판정 출력이 테롭의 움직임을 나타내는 경우에는 출력으로서 테롭 판정 출력을 우선적으로 출력한다. 테롭의 움직임을 나타내는 것이 아닌 경우에 움직임 클래스(MJ)를 출력한다. 또한 움직임 클래스 결정부(11) 후에 다수결 판정부를 접속하고, 다수결 판정에 의해 최종적인 움직임 클래스를 결정하여도 좋다 다수결 판정 처리에 의해 움직임 클래스의 고립점을 제거하여 공간적으로 근접된 범위의 움직임 클래스의 정합성을 높일 수가 있다.
테롭 판정 출력을 모노클래스로서 취급하는 필요는 없으며, 움직임 클래스의 일부로서 다루어도 좋다. 그 경우에는 하기의 조건에 따라 클래스가 결정된다.
움직임 클래스(MJ)=3(조건 A 또는 B가 만족될 때에 테롭의 움직임이라 판정하고, 양쪽 조건이 만족되지 않을 때에 테롭의 움직임이 아니라고 판정하는 테롭 판정 출력이 사용된다) A and B and FrG≥th2 움직임 클래스(MJ)=2 SGsum≥th1 and FrG≥th3 움직임 클래스(MJ)=1 SGsum≥th1 and FrG≥th4 움직임 클래스 0
상기 이외 이어서, 테롭 움직임 검출부(3)에 대하여 설명한다. 테롭은 화상에 중첩되는 문자, 기호를 의미한다. 단, 본 발명은 테롭 이외의 인공적으로 작성된 화상이다. 컴퓨터 게임의 화상, 컴퓨터 그래픽스 등의 검출에도 유효하다. 즉, 이러한 화상은 일정 휘도의 화소가 시간적 또는 공간적으로 접속하며, 문자, 기호, 도형을 표현하는 화상 신호로서의 성질을 공통으로 갖기 때문이다.
도 4는 테롭 움직임 검출부(3)의 일례의 구성을 나타낸다. 탭 구축 회로(2)에 대하여 공간 구배(SG)(t), (SG)(t-1), (SG)(t+1)를 각각 검출하는 검출 회로(51,52,53)와 프레임간 차분(Frg)검출 회로(54)와 필드간 차분 검출 회로(55)와 다이나믹 렌지(DR)검출 회로(56)가 접속된다. (SG)(t), (SG)(t-1), (SG)(t+1)는 시간적으로 접속하는 필드(t-1), (t), (t+1)의 각각의 공간 구배이다. SGsum=(SG)(t-1)+(SG)(t)+(SG)(t+1)관계에 있다. 또 프레임간 차분(FrG)은 상술한 움직임 클래스 검출에 사용하는 것과 같은 것이다. 따라서, 도 1과 도 4에서는 다른 구성으로서 표시되어 있는데, 검출 회로(51-54)는 도 1중의 검출 회로(4 및 5)와 공용하는 것이 가능하다. 다이나믹 렌지(DR)는 잘라내어진 탭(50화소) 중의 최대값과 최소값의 차이이며, 공간 액티비티를 나타내는 것이다.
도 5는, 필드간 차분을 설명하는 도면이다. 연속되는 필드 사이에서는 인터리스 방식이면 수직 방향의 라인 위치가 어긋나 있다. 따라서, 필드간 차분으로서는 자신의 라인보다 위쪽에 위치하는 다른 필드 라인과의 차분(u의 문자를 붙인다)과 자신의 라인보다 아래쪽에 위치하는 다른 필드 라인과의 차분(d의 문자를 붙인다)의 2종류가 있다.
도 5에서 알 수 있는 바와 같이, FiGut-1은 필드(t-1 및 t) 사이의 상향의 필드간 차분을 나타내고, FiGdt-1은 필드(t-1 및 (t) 간의 하향의 필드간 차분을 나타낸다. 마찬가지로 FiGut은 필드(t) 및 t+1) 간의 상향의 필드간 차분을 나타내고, FiGdt는 필드(t 및 t+1) 간의 하향의 필드간 차분을 나타낸다. 프레임간 차분 FrG와 마찬가지로 5x3 및 5x4(도 2 참조) 각 블록 각 화소의 차분값 절대값의 합이 필드간 차분으로서 검출된다. 필드간 차분 검출 회로(55)는 이러한 4개의 필드간 차분을 검출한다. 검출된 필드간 차분을 사용하여 하기의 판정 조건에 따라 테롭 부분의 움직임 유무를 검출한다. 즉 조건 A 또는 B가 만족되는 경우는 테롭 부분의 움직임으로서 판정하고, 그렇지 않은 경우는 테롭 부분의 움직임이 아니라고 판정하다.
A=SGsum≥th5 and min {｜SG(t) -SG(t-1)｜, ｜SG(t) -SG(t+1)｜}≥th6 and FrG≥th7 and DR≥th8 B=SGsum≥th5 and max {FiGu(t-1) FiGu(t), FiGd(t-1), FiGd(t)}≥th9 and FrG≥th10 and DR≥th11 도 4에 나타내는 구성은 상술한 조건 A, 조건 B가 만족되는지 여부를 판정하는 구성으로 되어 있다. 검출 회로(52,53 및 54)에서 각각 구성된 각 필드의 공간적으로 동일 위치의 블록 공간 구배 SG(t), SG(t-1), SG(t+1)이 가산기(57)에 공급되고, 이것들의 합계값 SGsum이 계산된다. SGsum이 비교기(58)에 공급되고, 비교기(58)에서 역치값(th5)와 비교된다. 비교기(58)의 출력이 앤드 회로(65)에 공급된다.
공간 구배 SG(t), SG(t-1), SG(t+1)가 최소값 검출부(59)에 공급되고, 그 중의 최소값이 검출된다. 검출된 최소의 공간 구배가 비교기(60)에 공급되고, 비교기(60)에서 역치(th6)와 비교된다. 비교기(60)의 비교 출력이 앤드 회로(61)에 공급된다. 검출 회로(54)에서 검출된 프레임간 차분(FrG)이 비교기(62)에 공급되고, 비교기(62)에서 역치(th7)와 비교된다. 비교기(62)의 출력이 앤드 회로(61)에 공급된다. 검출 회로(56)에서 검출된 다이나믹 렌지(GR)가 비교기(63)에 공급되고, 비교기(63)에서 역치(th8)와 비교된다. 비교기(63)의 출력(DR1)이 앤드 회로(61)에 공급된다.
후술하는 비교기를 포함하는 모든 비교기는 입력이 역치 이상인 경우에 ?"이 되는 비교 출력을 발생한다. 따라서, 앤드 회로(61)에 입력되는 비교기(60,62,63)의 출력이 모두?"일 때에 앤드 회로(61)의 출력이 ?"이 된다. 앤드 회로(61)의 출력이 오어 회로(64)를 통하여 앤드 회로(65)에 공급된다. 앤드 회로(65)에는 비교기(58)의 출력이 공급되어 있다. 따라서, 앤드 회로(61)의 출력이?"이며, 비교기(58)의 출력이?"인 경우에 앤드 회로(65)의 출력이?"가 되어 조건 A를 만족하여, 테롭 부분의 움직임이라는 것을 나타내는 출력이 발생한다. 출력이?"일 때는 테롭 부분의 움직임이 아니라는 것을 나타낸다.
또, 검출 회로(55)에서 검출된 필드간 차분이 최대값 검출부(66)에 공급되고, 4개의 필드간 차분 중의 최대값이 검출된다. 검출된 최대의 필드간 차분이 비교기(67)에 공급되고, 비교기(67)에서 역치(th9)와 비교된다. 비교기(67)의 출력이 앤드 회로(68)에 공급된다. 검출 회로(54)에서 검출된 프레임간 차분(Frg)이 비교기(69)에 공급되고, 비교기(69)에서 역치(th10)와 비교된다. 비교기(69)의 출력이 앤드 회로(68)에 공급된다. 검출 회로(56)에서 검출된 다이나믹 렌지(DR)가 비교기(70)에 공급되고, 비교기(70)에서 역치(th11)와 비교된다. 비교기(70)의 출력(DR2)이 앤드 회로(68)에 공급된다.
앤드 회로(68)에 입력되는 비교기(67,69,70)의 출력이 모두?"일 때에 앤드 회로(68)의 출력이?"이 된다. 앤드 회로(68)의 출력이 오어 회로(64)를 통하여 앤드 회로(65)에 공급된다. 앤드 회로(65)에는 비교기(58)의 출력이 공급되어 있다. 따라서, 앤드 회로(68)의 출력이?"이며, 비교기(58)의 출력이?"인 경우에 앤드 회로(65)의 출력이?"가 되어 조건 B를 만족하고, 테롭 부분의 움직임이라는 것을 나타내는 출력이 발생한다. 출력이?"일 때는 테롭 부분의 움직임이 아니라는 것을 나타낸다.
상술한 테롭 움직임 검출부(2)부터 테롭 부분의 움직임/정지를 나타내는 출력이 선택 회로(6)(도 1)에 공급되어, 이 출력이 테롭 부분의 움직임이 있다는 것을 나타낼 때는 선택 회로(6)에 의해?"의 출력이 선택되고, 이 출력이 테롭 부분의 움직임이 있다는 것을 나타내지 않을 때는 움직임 클래스가 선택된다. 움직임 클래스의 0 내지 3을 3비트로 표현했을 때에는 테롭 부분의 움직임을 나타내는 테롭 클래스로서는 움직임 클래스와 구별할 수 있는 3비트를 할당하고, 선택회로(6)가 테롭 움직임 검출부(2)의 출력에 응답하여 그 3비트의 코드를 발생한다.
테롭 움직임 검출부(2)의 다른 예에 대하여 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다. 다른 예에서는 필드간 차분으로서 수직 방향의 필터 처리를 한 필드간 차분을 사용하여 테롭 부분의 움직임을 판정하는 것이다. 도 6은 테롭 움직임 검출부(2)의 다른 예의 구성을 나타낸다. 탭 구축 회로(2)에 대하여 공간 구배(SG)(t), (SG)(t-1), (SG)(t+1)의 합계값(SGsum)을 검출하는 검출 회로(71)와 프레임간 차분(FrG) 검출 회로(72)와 수직 방향의 필터(73)와 다이나믹 렌지(DR) 검출 회로(74)가 접속된다. SGsum=(SG)(t-1)+(SG)(t)+(SG)(t+1)의 관계에 있다. 또 프레임간 차분(FrG)은 상술한 움직임 클래스 검출에 사용하는 것과 같은 것이다. 또한 도 1과 도 6에서는 별도 구성으로서 나타나 있는데, 검출 회로(71,72,74)는 도 1 중의 검출 회로(4 및 5)와 공용하는 것이 가능하다.
필터(73)의 출력 신호가 감산기(75)에 공급된다. 감산기(75)에는 텝 구축 회로(2)의 출력 신호가 공급된다. 감산기(75)에 의해 수직 방향의 필터(73) 처리가 이루어진 필드와 다른 필드와의 필드간 차분이 계산된다. 필드간 차분 생성 회로(76)는 필드간 차분(FiG1(t))를 발생하고, 필드간 차분 생성 회로(77)는 필드간 차분 FiG2(t)를 발생한다.
도 7은, 필드간 차분을 발생하는 도면이다. 연속되는 필드 사이는 인터리스 방식이면 수직 방향의 라인 위치가 어긋나 있다. 수직 방향의 필터(73)는 파선의 동그라미 표시로 나타나 있는 바와 같이, 필드(t)에서 상하 라인의 화소(a 및 b)의 평균값인 보간값c(=0.5a+0.5b)을 발생한다. 그리고, 감산기(75)는 필드(t-1)의 화소와 필드(t)의 필터(73)에서 발생한 보간값과의 차분값 및 필드(t+1)의 화소와 필드(t)의 필터(73)에서 발생한 보간값과의 차분값을 발생한다.
감산기(75)의 출력 중에서 필드(t-1)의 화소와 필드(t)의 필터(73)에서 발생한 보간값과의 차분값이 필드간 차분 생성 회로(76)에서 절대값으로 변환된다. 1블록당 발생한 15개의 차분의 절대값이 적산되고, 필드간 차분 FiG1(t)이 생성된다. 마찬가지로 필드간 차분 생성 회로(77)가 필터 처리된 필드(t)와 차분(t+1) 사이의 차분값의 절대값의 합이다. 필드간 차분(FiG2)(t)이 생성된다. 검출된 필드간 차분을 사용하여 하기의 판정 조건에 따라 테롭 부분의 움직임을 검출한다. 즉, 조건 A 또는 B가 만족되는 경우는 테롭 부분의 움직임으로서 판정하고, 그렇지 않은 경우는 테롭 부분의 움직임이 아니라고 판정한다. 또한 수직 방향의 필터 처리를 필드(t-1 및 t+1)에 대하여 행하도록 하여도 좋다.
A=SGsum≥th12 and FiG1(t)≥th13 and FrG≥th14 and DR≥th15 B=SGsum≥th12 and FiG2(t)≥th16 and FrG≥th17 and DR≥th18 도 6에 나타내는 구성은 상술한 조건 A, 조건 B가 만족되는지 여부를 판정하는 구성으로 되어 있다. 검출 회로(71)에서 검출된 공간 구배의 합계값(SGsum)이 비교기(78)에 공급되고, 비교기(78)에서 역치값(th12)이 비교된다. 비교기(78)의 출력이 앤드 회로(84)에 공급된다.
필드간 차분 생성 회로(76)로부터 필드간 차분(FiG1)(t)이 비교기(79)에 공급되고, 비교기(79)에서 역치(th13)와 비교된다. 비교기(79)의 출력이 앤드 회로(82)에 공급된다. 검출 회로(72)에서 검출된 프레임간 차분(FrG)이 비교기(80)에 공급되고, 비교기(80)에서 역치(th14)와 비교된다. 비교기(80)의 출력이 앤드 회로(82)에 공급된다. 검출 회로(74)에서 검출된 다이나믹 렌지(DR)가 비교기(81)에 공급되고, 비교기(81)에서 역치(th15)와 비교된다. 비교기(81)의 출력(DR1)이 앤드 회로(68)에 공급된다.
앤드 회로(82)에 입력되는 비교기(79,80,81)의 출력이 모두?"일 때에 앤드 회로(82)의 출력이?"이 된다. 앤드 회로(82)의 출력이 오어 회로(83)를 통하여 앤드 회로(84)에 공급된다. 앤드 회로(84)에는 비교기(78)의 출력이 공급되어 있다. 따라서, 앤드 회로(82)의 출력이?"이며, 비교기(78)의 출력이?"인 경우에 앤드 회로(84)의 출력이?"가 되어 조건 B를 만족하고, 테롭 부분의 움직임이라는 것을 나타내는 출력이 발생한다. 출력이?"일 때는 테롭 부분의 움직임이 아니라는 것을 나타낸다.
또, 필드간 차분 생성 회로(77)로부터 필드간 차분(FiG2)(t)이 비교기(85)에 공급되고, 비교기(85)에서 역치(th16)와 비교된다. 비교기(85)의 출력이 앤드 회로(86)에 공급된다. 검출 회로(72)에서 검출된 프레임간 차분(FrG)이 비교기(87)에 공급되고, 비교기(87)에서 역치(th17)와 비교된다. 비교기(87)의 출력이 앤드 회로(86)에 공급된다. 검출 회로(74)에서 검출된 다이나믹 렌지(DR)가 비교기(88)에 공급되고, 비교기(88)에서 역치(th18)와 비교된다. 비교기(88)의 출력(DR2)가 앤드 회로(86)에 공급된다.
앤드 회로(86)에 입력되는 비교기(85,87,88)의 출력이 모두?"일 때에 앤드 회로(86)의 출력이?"이 된다. 앤드 회로(86)의 출력이 오어 회로(83)를 통하여 앤드 회로(84)에 공급된다. 앤드 회로(84)에는 비교기(78)의 출력이 공급되어 있다. 따라서, 앤드 회로(86)의 출력이?"이며, 비교기(78)의 출력이?"인 경우에 앤드 회로(84)의 출력이?"가 되어 조건 B를 만족하고, 테롭 부분의 움직임이라는 것을 나타내는 출력이발생한다. 출력이?"일 때는 테롭 부분의 움직임이 아니라는 것을 나타낸다.
도 6에 나타내는 테롭 움직임 검출부(2)의 다른 예에서의 테롭 부분의 움직임이 있는지 여부를 나타내는 출력이 선택 회로(6)(도 1)에 공급되고, 테롭 부분의 움직임을 나타낼 때에는 선택 회로(6)에 따라?"의 출력이 선택되고, 테롭 부분의 움직임을 나타내지 않을 때는 움직임 클래스가 선택된다.
상술한 테롭 움직임 검출부(2)의 일례 및 다른 예에서는 공간 액티비티로서 다이나믹 렌지(DR)를 사용하여 다이나믹 렌지(DR)가 역치 이상인 경우를 테롭 검출 조건의 하나로 하고 있다. 이 다이나믹 렌지(DR) 대신에 도 8의 구성에 의해 검출한 공간 액티비티를 사용하여도 좋다.
도 8에서, 탭 구축 회로(91)에 의해 접속된 복수의 탭(도 2에 나타내는 50개의 탭)의 화소값이 최대값 검출 회로(92) 및 최소 검출 회로(93)에 공급된다. 검출된 최대값 및 최소값이 각각 비교기(94 및 95)에 공급되고, 역치(th19 및 th20)와 각각 비교된다. 비교기(94)는 최대값이 역치(th19) 이상인 경우에?"의 출력을 발생하고, 비교기(95)는 최소값이 역치(th20) 이상인 경우에?"의 출력을 발생한다. 앤드 회로(96)에 대하여 이러한 비교기(95 및 96)의 출력이 공급되어 앤드 회로(96)에서 출력이 발생된다.
앤드 회로(96)의 출력은 최대값이 역치(th19) 이상이며, 최소값이 역치(th20) 이상인 것을 나타낸다. 다이나믹 렌지(DR)이 역치 이상이라는 것을 나타내는 출력 대신에 앤드 회로(96)의 출력을 사용하도록 하여도 좋다.
상술한 본 발명에 의한 움직임 판정 장치는 화상 신호 변환 장치에서의 움직임 클래스 생성에 대하여 적용할 수가 있다. 이 화상 신호 변환 장치는 SD(Standard Definition)신호가 입력되어, HD(High Definition) 신호를 출력하는 것이다. 또 HD 화소를 생성되는 경우, 생성하는 HD 화소의 근방에 있는 SD 화소를 클래스 분할하고, 각각의 클래스별로 예측 계수값을 학습에 의해 획득하는 것으로, 보다 참값에 가까운 HD 화소를 얻는 것이다. 도 9는 이와 같은 수법에 의한 화상 신호 변환 장치이다.
도 9에서, 입력 SD 신호(525i 신호)가 제1 탭 선택 회로(101), 제2 탭 선택 회로(103) 및 제3 탭 선택 회로(104)에 공급된다. 제1 탭 선택 회로(101)는 예측에 사용하는 SD 화소(예측 탭이라 함)를 선택하는 것이다. 제2 탭 선택 회로(103)는 생성되는 HD 화소 근방의 SD 화소의 레벨 분포의 패턴에 대응하는 클래스 분류에 사용하는 SD 화소(공간 클래스 탭이라 함)를 선택하는 것이다. 제3 탭 선택 회로(104)는 생성되는 HD 화소 근방의 SD 화소를 바탕으로 하여 움직임에 대응하는 클래스 분류에 사용하는 SD 화소(움직임 클래스 탭이라 함)를 선택하는 것이다.
제1 탭 선택 회로(101)에 의해 선택된 예측 탭이 추정 예측 연산 회로(102)에 공급된다. 제2 탭 선택 회로(103)에 의해 선택된 공간 클래스 탭이 공간 클래스 검출 회로(105)에 공급된다. 공간 클래스 검출 회로(105)는 공간 클래스를 검출한다. 검출된 공간 클래스가 클래스 합성 회로(107)에 공급된다. 제3 탭 선택 회로(104)에 의해 선택된 움직임 클래스 탭이 움직임 클래스 검출 회로(106)에 공급된다. 움직임 클래스 검출 회로(106)는 움직임 클래스를 검출한다. 검출된 움직임 클래스가 클래스 합성 회로(107)에 공급된다. 클래스 합성 회로(107)에 의해 공간 클래스 및 움직임 클래스가 통합되어 최종적인 클래스 코드가 형성된다.
이 클래스 코드가 계수 메모리(108)에 대하여 어드레스로서 공급되고, 계수 메모리(108)에서 클래스 코드에 대응하는 계수 데이터가 판독된다. 계수 데이터와 예측 탭이 추정 예측 연산 회로(102)에 공급된다. 추정 예측 연산 회로(102)에서는 예측 탭(525i 신호의 화소)과 예측 계수와의 선형 추정식을 사용하여 출력 화상 신호(525p 신호)의 데이터를 산출한다. 추정 예측 연산 회로(102)는 현재 라인상의 데이터(라인 데이터 L1)와 생성 라인상의 데이터(라인 데이터 L2)를 출력한다. 동시에 추정 예측 연산 회로(102)는 수평 방향에서 2배수의 화소를 출력한다. 525i 신호는 라인수가 525개인 인터리스 신호를 의미하고, 525p 신호는 라인수가 525개인 프로그레시브(논인터리스)신호를 의미한다.
추정 예측 연산 회로(102)에서의 라인 데이터(L1,L2)가 선순차 변환 회로(109)에 공급된다. 선순차 변환 회로(109)는 라인 배속 처리를 한다. 추정 예측 연산 회로(102)는 525i 신호에서 525p 신호를 생성하므로 수평 주기는 525i 신호와 동일하다. 선순차 변환 회로(109)는 수평 주기를 2배로 하는 라인 배속 처리를 한다. 선순차 변환 회로(109)에서 525p 신호가 추출된다.
도 10은, 1필드 화소의 일부를 확대함으로써 525i 신호와 525p 신호와의 화소 배치를 나타내는 것이다. 커다란 도트가 525i 신호의 화소이며, 작은 도트가 출력되는 525p 신호의 화소이다. 이 관계는 도 10 이외의 다른 도면에서도 마찬가지이다. 도 10은 어떤 프레임(F)의 홀수(0) 필드의 화소 배치이다. 다른 필드(짝수 필드)에서는 525i 신호 라인이 공간적으로 0.5 라인 어긋나게 된다. 도 10에서 알 수 있는 바와 같이 525i 신호의 라인과 동일 위치의 라인 데이터(L1) 및 525i 신호의 상하 라인의 중간 위치의 라인 데이터(L2)를 형성하며, 각 라인의 수평 방향의 화소수를 2배로 한다. 따라서, 추정 예측 연산 회로(102)에 의해 525p 신호의 4화소의 데이터가 동시적으로 생성된다.
도 11은, 라인 배속 처리를 아날로그 파형을 사용하여 나타내는 것이다. 추정 예측 연산 회로(102)에 의해 라인 데이터(L1 및 L2)가 동시에 생성된다. 라인 데이터(L1)에는 차례대로 a1, a2, a3, …의 라인이 포함되고, 라인 데이터(L2)에는 차례대로 b1, b2, b3, …의 라인이 포함된다. 선순차 변환 회로(109)는 각 라인의 데이터를 시간축 방향으로 1/2로 압축하고 압축된 데이터를 스위칭 회로에 의해 교대로 선택함으로써 선순차 출력(a0, b0, a1, b1, …)을 형성한다.
도시하지 않지만, 출력 화상 신호가 CRT 디스플레이에 공급된다. CRT 디스플레이는 출력 화상 신호(525p 신호)를 표시하는 것이 가능하도록 그 동기계가 구성되어 있다. 입력 화상 신호호서는 방송 신호, 또는 VTR 등의 재생 장치의 재생 신호가 공급된다. 즉 이 한 실시 형태를 텔레비젼 수상기에 내장할 수가 있다.
도 12는, 제2의 탭 선택 회로(103)에 의해 선택되는 탭(SD 화소)을 나타낸다. 도 12는 시간적으로 연속되는 프레임 F-1의 기수 필드 0(F-1/0이라 표기한다), F-1의 우수 필드(F-1/e), F/0, F/e의 각각의 수직 방향의 화소 배열을 나타낸다.
도 12에 나타내는 바와 같이, 필드 F/0의 라인 데이터(L1 및 L2)를 예측할 때의 공간 클래스 탭은 이 필드 F/0의 다음 필드(F/e)에 포함되고, 생성해야 할 525p 신호의 화소와 공간적으로 근방 위치의 입력 화소(T1 및 T2)와 필드(F/0)에 포함되고, 생성해야 할 525p 신호의 화소 근방의 입력 화소(T3, T4, T5)와 앞서의 필드 F-1/e의 입력 화소(T6,T7)이다. 필드(F/e)의 라인 데이터(L1 및 L2)를 예측할 때도 마찬가지로 탭이 선택된다. 또한 라인 데이터(L1)의 화소를 예측하는 모드(1)에서는 T7의 화소를 클래스 탭으로서 선택하지 않고, 라인 데이터(L2)의 화소를 예측하는 모드(2)이면 T4의 화소를 클래스 탭으로서 선택하지 않도록 하여도 좋다.
여기에서 상술한 본 발명에 의한 움직임 판정 장치는 움직임 클래스 검출 회로(106)에 대하여 적용된다. 따라서, 탭 선택 회로(104)에 의해 선택되는 탭, 즉, 움직임 클래스 탭은 도 2에 나타내는 바와 같은 50개의 SD 화소이다. 그리고, 상술한 바와 같이 테롭 클래스 또는 움직임 클래스(MJ)가 결정되고, 이것이 움직임 클래스로서 클래스 합성 회로(107)에 공급된다. 이 경우에 테롭의 움직임이 있다는 것을 나타내는 클래스를 단독으로 설정하거나 또는 움직임의 정도를 나타내는 복수의 클래스 일부에 테롭의 움직임을 나타내는 클래스를 배치하게 된다.
탭 선택 회로(103)에서 선택된 공간 클래스 탭이 공간 클래스 검출 회로(105)에 공급된다. 공간 클래스 검출 회로(105)는 선택된 공간 클래스 탭의 레벨 분포의 패턴을 검출한다. 이 경우 각 화소 8비트의 SD 데이터를 2비트의 SD 데이터로 압축하는 처리를 한다. 일례로서 ADRC(Adaptive Dynamic Range Coding)에 의해 공간 클래스 탭의 SD 화소 데이터가 압축된다. 또한 정보 압축 수단으로서는 ADRC 이외에 DPCM(예측 부호화), VQ(벡터 양자화) 등의 압축 수단을 사용하여도 좋다.
종래 ADRC는 VTR(Video Tape Recoder)용 고능률 부호화용으로 개발된 적응적 재양자화법인데, 신호 레벨의 국소적인 패턴을 짧은 어장(語長)으로 효율적으로 표현할 수 있으므로, ADRC를 공간 클래스 분류의 코드 발생에 사용하고 있다. ADRC는 공간 클래스 탭의 다이나믹렌즈를 DR, 비트의 할당을 n, 공간 클래스 탭의 화소 데이터 레벨을 L, 재양자화 코드를 Q로 하여 이하의 식(1)으로 최대값(MAX)과 최소값(MIN) 사이를 지정된 비트 길이로 균등하게 분할하여 재양자화를 행한다.
DR = MAX - MIN + 1 Q = {(L - MIN + 0.5) × 2/DR} (1) 단, {}는 절사 처리를 의미한다.
예측 계수 메모리(108)에는 525i 신호의 패턴과 525p 신호의 관계를 학습함으로써 취득된 예측 계수가 각 클래스마다 기억되어 있다. 예측 계수는 선형 추정식에 의해 525i 신호를 525p 신호로 변환하기 위한 정보이다. 또한 예측 계수의 취득 방법에 대해서는 후술한다.
예측 계수 메모리(108)의 클래스에 대응한 어드레스에서 그 클래스의 예측 계수가 판독된다. 이 예측 계수는 추정 예측 연산 회로(102)에 공급된다. 추정 예측 연산 회로(102)는 탭 선택 회로(101)에서의 예측 탭(화소값) T1,T2…T1와, 예측 계수 w1,w2,…wi와의 선형 1차 결합식(식 2)의 연산을 행함으로써 라인 데이터(L1,L2)를 산출한다. 단, 라인 데이터(L1 및 L2) 사이에서는 사용하는 예측 계수가 다르다.
L1=w1T1 + w2T2 + … + wiTi (2) 이와 같이 예측 계수가 각 클래스마다 미리 학습에 의해 구해진 후에 예측 계수 메모리(108)에 기억해 두고, 입력되는 예측 탭 및 판독된 예측 계수를 바탕으로 하여 연산이 이루어지며, 입력된 데이터에 대응하는 출력 데이터를 형성하여 출력함으로써 입력 데이터를 단순히 보간 처리한 것과는 달리 고화질의 프로그래시브 방식의 화상 신호를 출력할 수가 있다.
이어서, 계수 메모리(108)에 격납되는 계수 데이터의 작성 방법(학습)에 대하여 도 13을 사용하여 설명한다. 계수 데이터를 학습에 의해 얻기 위해서는 우선 이미 알려져 있는 HD 화상(525p 신호)에 대응하여 HD 화상의 1/4 화소수의 SD 화상을 2차원 추출 필터(120)에 의해 형성한다. 예를 들면 HD 데이터의 수직 방향 화소를 수직 추출 필터에 의해 필드내의 수직 방향의 주파수가 1/2가 되도록 추출 처리하고, 다시 수평 추출 필터에 의해 HD 데이터의 수평 방향의 화소를 추출 처리함으로써 SD 데이터를 얻는다.
2차원 추출 필터(120)에서의 SD 신호가 탭 선택 회로(121), 탭 선택 회로(122) 및 탭 선택 회로(123)에 각각 공급된다. 이러한 탭 선택 회로는 도 9에 나타내는 신호 변환 장치에서의 탭 선택 회로(101,103,104)와 마찬가지로 예측 탭, 공간 클래스 탭, 움직임 클래스 탭을 선택한다. 탭 선택 회로(121)에서의 예측 탭이 정규 방정식 가산 회로(127)에 공급된다. 탭 선택 회로(122)에서의 공간 클래스 탭이 공간 클래스 검출 회로(124)에 공급된다. 탭 선택 회로(123)에서의 움직임 클래스 탭이 움직임 클래스 검출 회로(125)에 공급된다.
신호 변환 장치에서의 공간 클래스 검출 회로(105)와 마찬가지로 공간 클래스 검출 회로(124)는 공간 클래스 탭의 데이터를 ADRC에 의해 압축하여 공간 클래스 코드를 발생한다.
또, 움직임 클래스 검출 회로(125)는 신호 변환 장치에서의 움직임 클래스 검출 회로(106)과 마찬가지로 움직임 클래스 탭에서 움직임 클래스 코드를 발생한다. 공간 클래스 코드와 움직임 클래스 코드가 클래스 합성 회로(126)에 의해 합성되오 최종적인 클래스가 형성된다. 클래스 합성 회로(126)에서의 클래스 코드가 정규 방정식 가산 회로(127)로 공급된다.
여기에서 정규 방정식 가산 회로(127)의 설명을 위하여 복수개의 SD 화소에서 HD 화소로의 변환식 학습과 그 예측식을 사용한 신호 변환에 대하여 기술한다. 이하에, 설명을 위하여 학습을 보다 일반화하여 n화소에 의한 예측을 하는 경우에 대하여 설명한다. 예측 탭으로서 선택되는 SD 화소의 레벨을 각각 x1, …, xn으로 하고, HD 화소 레벨을 y로 했을 때, 클래스 마다의 계수 데이터 w1, …, wn에 의한 탭의 선형 추정식을 설정한다. 이것을 하기 수학식 3에 나타낸다. 학습전은 wi가 미정 계수이다.
y = w1x1 + w2x2 + … + wnxn (3) 학습은 클래스마다 복수의 신호 데이터에 대하여 행한다. 데이터수가 m인 경우, 식(3)에 따라 이하에 나타내는 식(4)가 설정된다.
yk = w1xk1 + w2xk2 + … + wnxkn (4) (k=1,2,…m) m>n인 경우, 예측 계수 wi, …wn은 일의적으로 정할 수 없으므로 오차 벡터 e의 요소를 이하의 식(5)로 정의하여 식(6)을 최소로 하는 예측 계수를 구한다. 이른바 최소 자승법에 의한 해법이다.
ek = yk - {w1xk1 + w2xk2 + … + wnxkn (5) (k=1,2,…m)
여기에서 수학식 6의 wi에 의한 편미분 계수를 구한다. 그것은 이하의 수학식 7을 '0'으로 하도록 각 계수 wi를 구하면 좋다.
이하, 식(8), (9)와 같이 Xij, Yi를 정의하면 식(7)은 행열을 사용하여 식(10)으로 개서된다.
이 방정식은 일반적으로 정규 방정식이라고 한다. 도 13중의 정규 방정식 가산 회로(127)는 클래스 합성 회로(126)에서 공급된 클래스 정보와 탭 선택 회로(121)에서 공급된 예측 탭과 생성하고자 하는 프로그래시브 화상의 화소(고사 신호)를 사용하여 이 정규 방정식의 가산을 행한다.
학습에 충분한 프레임수의 데이터 입력이 종료된 후, 정규 방정식 가산 회로(127)는 예측 계수 결정부(128)에 정규 방정식 데이터를 출력한다. 예측 계수 결정부(128)는 정규 방정식을 소출법 등의 일반적인 행렬 해법을 사용하여 wi에 대하여 풀고, 예측 계수를 산출한다. 예측 계수 결정부(128)는 산출된 예측 계수를 예측 계수 메모리(129)에 기입한다.
이상과 같이 학습을 행한 결과, 예측 계수 메모리(129)에는 클래스마다 프로그래시브 화상의 주목 화소(y)를 추정하기 위한 통계적으로 가장 참값에 가까운 추정을 할 수 있는 예측 계수가 격납된다. 예측 계수 메모리(129)에 격납된 예측 계수는 상술한 화상 정보 변환 장치에서 예측 계수 메모리(108)에 로드된다.
이상의 처리에 의해 선형 추정식에 의해 인터리스 화상의 데이터에서 프로그레시브 화상의 데이터를 생성하기 위한 예측 계수의 학습이 종료된다.
또한, 525개의 라인수는 일례로서 다른 주사선 구조의 출력 화상 신호를 생성하는 경우에 대해서도 발명을 적용할 수 있다. 예를 들면 도 14에 나타내는 바와 같이 525i 신호를 1050i(라인수 1050개의 인터리스) 신호로 변환하는 경우에 대해서도 마찬가지로 이 발명을 적용할 수 있다.
여기에서 클래스 분류 처리 및 적응 처리에 대하여 간단히 설명한다.
우선, 클래스 분류 처리에 대하여 설명한다.
지금 예를 들면 도 15(A)에 나타내는 바와 같이 어느 주목 화소와 거기에 인접하는 3개의 화소에 의해 2x2 화소가 되는 블록(클래스 분류용 블록)을 구성하며, 각 화소는 1비트로 표현되는(0 또는 1 중의 어느 하나의 레벨을 취한다)것으로 한다. 이 경우 2x2의 4화소인 블록은 각 화소의 레벨 분포에 의해 도 15(B)에 나타내는 바와 같이 15(=(2t)4) 패턴으로 분류할 수가 있다. 이와 같은 패턴 분류가 클래스 분류 처리이며, 클래스 분류 회로(45)에서 이루어진다.
또한, 클래스 분류 처리는 화상(블록내의 화상)의 액티비티(화상의 복잡함)(변화의 격심함) 등까지도 고려하여 행하는 것이 가능하다.
여기에서 통상 각 화소에는 예를 들면 8비트 정도가 할당된다. 또 본 실시 형태에서는 상술한 바와 같이 클래스 분류용 블록은 주목 화소를 중심으로 하는 3x3의 9화소로 구성된다. 따라서, 이와 같은 클래스 분류용 블록을 대상으로 클래스 분류 처리를 행한 것이면 (2S)9라는 거대한 수의 클래스로 분류되게 된다.
그래서, 본 실시 형태에서는 ADRC 처리에서, 클래스 분류용 블록에 대하여 ADRC 처리가 실시되도록 이루어져 있으며, 이에 따라 클래스 분류용 블록을 구성하는 화소의 비트수를 적게 하는 것으로 클래스 수를 감쇄하도록 되어 있다.
즉, 예를 들면 지금 설명을 간단히 하기 위하여 도 16A에 나타내는 바와 같이 직선상으로 늘어선 4화소로 구성되는 블록을 생각하면 ADRC 처리에서는 그 화소값의 최대값(MAX)과 최소값(MIN)이 검출된다. 그리고 DR=MAX-MIN을 블록의 국소적인 다이나믹 렌지로 하고, 이 다이나믹 렌지(DR)을 바탕으로 하여 블록을 구성하는 화소의 화소값이 K비트로 재양자화된다.
즉, 블록내의 각 화소값에서 최소값(MIN)을 감산하고, 그 감산값을 DR/2K로 제산한다. 그리고 그 결과 얻어지는 제산값에 대응되는 코드(ADRC 코드)로 환산된다. 구체적으로는 예를 들면 K=2로 했을 경우, 도 16(B)에 나타내는 바와 같이 제산값이 다이나믹 렌지(DR)를 4(=22) 등분하여 얻어지는 어떠한 범위에 속하는지가 판정되고, 제산값이 가장 아래 레벨인 범위, 아래에서 2번째 레벨의 범위, 아래에서 3번째 레벨의 범위 또는 가장 위의 레벨의 범위에 속하는 경우에는 각각 예를 들면 00B, 01B, 10B 또는 11B 등의 2비트로 코드화 된다(B는 2진수라는 것을 나타낸다). 그리고 복호측에서는 ADRC 코드 00B, 01B, 10B 또는 11B는 다이나믹 렌지(DR)를 4등분하여 얻어지는 가장 아래 레벨 범위의 중심값(L0), 아래에서 2번째 레벨 범위의 중심값(L1), 이래에서 3번째 레벨 범위의 중심값(L10) 또는 가장 위의 레벨의 범위의 중심값(L11)로 치환되고, 그 값에 최소값(MIN)이 가산되는 것으로 복호가 이루어진다.
여기에서 이와 같은 ADRC 처리는 논엣지매칭이라 한다.
또한, ADRC 처리에 대해서는 본건 출원인이 먼저 출원한 예를 들면 USP 5,049,990 호 등에 그 상세가 개시되어 있다.
블록을 구성하는 화소에 할당되어 있는 비트수보다 적은 비트수로 재양자화를 행하는 ADRC 처리를 실시함으로써 상술한 바와 같이 클래스 수를 삭감할 수 있다.
본 발명은 테롭 등의 인공적인 화상의 움직임을 통상의 자연 화상의 움직임과는 별도로 검출하므로, 테롭 등의 움직임을 정확하게 검출할 수가 있다. 따라서, 움직임 적응 처리를 하는 경우, 처리에 의해 화상이 열화되는 것을 방지할 수가 있다.
또, 본 발명에 의한 화상 정보 변환 장치에서는 입력 화상 신호의 복수 화소를 바탕으로 하여 클래스를 검출하고, 각 클래스에서 최적이 되는 추정 예측식을 사용하여 화소값을 생성하므로 종래의 화상 정보 변환 장치와 비교하여 정지 화상, 동화상 모두 고화질로 만들 수가 있다. 또한 움직임의 정보를 클래스 정보에 도입하므로 정지 화상/동화상의 검출과, 검출에 의한 전환이 불필요하며, 전환시에 화질의 차이가 눈에 띠는 것을 방지할 수 있으며, 움직임 검출의 오류에 의한 열화를 대폭으로 적게 할 수 있다.
또한 본 출원인에 의해 본원과 관련된 선원으로서 하기의 출원이 있다.
(1)Japanese Patent Application No. H09-115437(Corresponding to US Application is now pending)
(2)Japanese Patent Application No. H10-209346(Corresponding to US Application is now pending)
(3)Japanese Patent Application No. H10-228221(Corresponding to US Application is now pending)

Claims (12)

  1. 입력 화상 신호의 부분 화상에 관하여 움직임을 검출하는 움직임 판정 장치에 있어서,
    부분 화상에 관하여 검출된 프레임간 차분을 역치와 비교하여 상기 프레임간 차분이 상기 역치보다 클때에 움직임이 있는 것이라고 판정하는 제1 움직임 검출 부와,
    부분 화상에 관하여 검출된 프레임간 차분을 역치와 비교하여 부분 화소에 관하여 검출된 필드간 차분을 역치와 비교하여 상기 프레임간 차분 및 상기 필드간 차분이 각각 역치보다 클 때에 인공적인 화상의 움직임이 있는 것이라고 판정하는 제2 움직임 검출부와,
    제1 및 제2 움직임 검출부의 판정 출력에서 움직임 판정 출력을 형성하는 출력부를 포함하는 움직임 판정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 출력부는, 상기 제1 움직임 검출부의 판정 출력과 상기 제2 움직임 검출부의 판정 출력을 분리하여 출력함과 동시에 상기 제2 움직임 검출부의 판정 출력이 인공적인 화상의 움직임이 있다는 것을 나타낼 때에 상기 제2의 움직임 판정부의 판정 출력을 우선적으로 출력하도록 이루어진 움직임 판정 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1의 움직임 검출부는 상기 부분 화상의 움직임 정도에 따라 다른 복수의 판정 출력을 발생하고,
    상기 출력부는 상기 제1의 움직임 검출부의 판정 출력과 상기 제2의 움직임 검출부의 판정 출력을 통합하여 출력하도록 된 움직임 판정 장치.
  4. 제1항에 있어서, 부분 화상이 인터리스 화상으로서 주목 화소의 전후 필드와 상기 주목 화소를 포함하는 필드간 차분을 상기 필드간 차분으로서 사용하도록 한 움직임 판정 장치.
  5. 제4항에 있어서, 주목 화소의 전후 필드와 주목 화소를 포함하는 필드와의 한쪽에 대하여 수직 방향의 필터 처리를 행하고, 필터 처리 후의 필드간 차분을 구하도록 된 움직임 판정 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1의 움직임 검출부는 다시 공간 액티비티를 사용하여 움직임 판정을 하도록 한 움직임 판정 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제2의 움직임 검출부는 다시 공간 액티비티를 사용하여 움직임 판정을 하도록 한 움직임 판정 장치.
  8. 입력 화상 신호의 부분 화상에 관하여 움직임을 검출하는 움직임 판정 방법에 있어서,
    부분 화상에 관하여 검출된 프레임간 차분을 역치와 비교하여 상기 프레임간 차분이 상기 역치보다 클때에 움직임이 있는 것이라고 판정하는 제1 움직임 검출 단계와,
    부분 화상에 관하여 검출된 프레임간 차분을 역치와 비교하여 부분 화소에 관하여 검출된 필드간 차분을 역치와 비교하여 상기 프레임간 차분 및 상기 필드간 차분이 각각 역치보다 클 때에 인공적인 화상의 움직임이 있는 것이라고 판정하는 제2 움직임 검출 단계와,
    상기 제1 및 제2 움직임 검출 단계의 판정 출력에서 움직임 판정 출력을 형성하는 단계를 포함하는 움직임 판정 방법.
  9. 입력 화상 신호에서 주사선 구조가 다른 복수의 출력 화상 신호를 형성하도록 한 화상 정보 변환 장치에 있어서,
    출력 화상 신호의 생성해야 할 화소의 주변에 위치하는 입력 화상 신호의 복수의 제1 화소를 선택하는 제1 데이터 선택 수단과,
    출력 화상 신호의 생성해야 할 화소의 주변에 위치하는 입력 화상 신호의 복수의 제2의 화소를 선택하는 제2 데이터 선택 수단과,
    출력 화상 신호의 생성해야 할 화소의 주변에 위치하는 입력 화상 신호의 복수의 제3의 화소를 선택하는 제3 데이터 선택 수단과,
    미리 취득되어 있는 추정식 계수를 기억하는 메모리 수단과,
    상기 제1 데이터 선택 수단에서 선택된 복수의 제1 화소와 상기 추정식 계수의 선형 추정식에 따라 출력 화상 신호의 화소를 생성하는 신호 발생 수단과,
    상기 제2의 데이터 선택 수단에서 선택된 복수의 제2 화소를 바탕으로 하여 공간 클래스를 형성하고, 제3의 데이터 선택 수단에서 선택된 복수의 제3 화상을 바탕으로 하여 움직임 클래스를 형성하고, 상기 공간 클래스와 상기 움직임 클래스를 통합한 클래스 정보에 대응하여 상기 추정식 계수를 상기 신호 생성 수단에 공급하는 클래스 결정 수단과,
    상기 신호 생성 수단에 대하여 접속되고, 변환 화소를 지정된 주사선 구조로 변환하기 위한 주사선 변환 수단을 가지며,
    상기 움직임 클래스를 형성하기 위한 움직임 판정부는,
    부분 화상에 관하여 검출된 프레임간 차분을 역치와 비교하여 상기 프레임간 차분이 상기 역치보다 클때에 움직임이 있는 것이라고 판정하는 제1 움직임 검출부와,
    부분 화상에 관하여 검출된 프레임간 차분을 역치와 비교하고 부분 화상에 관하여 검출된 필드간 차분을 역치와 비교하여 상기 프레임간 차분 및 상기 필드간 차분이 각각 역치보다 클 때에 인공적인 화상의 움직임이 있는 것이라고 판정하는 제2 움직임 검출부와,
    상기 제1 및 제2 움직임 검출부의 판정 출력에서 움직임 판정 출력을 형성하는 출력부를 포함하는 화상 정보 변환 장치.
  10. 제9항에 있어서, 인터리스 방식 입력 화상 신호에서 프로그래시브 방식 출력 화상 신호를 형성하도록 한 것을 특징으로 하는 화상 정보 변환 장치.
  11. 제9항에 있어서, 추가로 수평 방향으로 상기 입력 화상 신호의 2배의 화소수의 출력 화상 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 화상 정보 변환 장치.
  12. 제9항에 있어서, 상기 예측 계수는 상기 선형 추정식에 의해 출력 화상 신호의 화소를 생성했을 때에 생성된 값과 상기 화소의 참값과의 오차를 최소로 하도록 상기 클래스 정보마다 미리 학습에 의해 구하는 것을 특징으로 하는 화상 정보 변환 장치.
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