WO2009090735A1

WO2009090735A1 - 動きベクトル検出方法及び装置、並びに、プラズマディスプレイパネルの駆動方法及びプラズマディスプレイ装置

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Publication number: WO2009090735A1
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Inventors: Yasunobu Hashimoto
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Priority date: 2008-01-16
Filing date: 2008-01-16
Publication date: 2009-07-23
Anticipated expiration: 2010-07-16

Abstract

　マトリクス状に配列された画素１１を有する画面１０に表示する動画像の前後フレームＳＦ間の動きベクトル（ξ，ψ）１ｎを検出する方法であって、　動きベクトルを検出する検出領域を、低次の検出領域が、高次の検出領域に含まれるように前記画面上に複数階層設定し、　前記複数階層の検出領域の各々について、前後フレーム各々のフーリエ変換Ｆｍｎ（ｕ，ｖ）、Ｆ'ｍｎ（ｕ，ｖ）を求めて、動きベクトル情報φｍｎ（ｋ，ｌ）を算出し、　前記複数階層の検出領域のうち、最低次の検出領域と、該最低次の検出領域を含む複数の高次の検出領域において検出される動きベクトル情報の平均から、前記最低次の検出領域における動きベクトルを決定することを特徴とする。

Description

動きベクトル検出方法及び装置、並びに、プラズマディスプレイパネルの駆動方法及びプラズマディスプレイ装置

　本発明は、動きベクトル検出方法及び装置、並びに、プラズマディスプレイパネルの駆動方法及びプラズマディスプレイ装置に関する。

　従来から、画像信号処理の分野、特に動画に関する信号処理において、画像中の各物体の動きの方向と大きさ、つまり動きベクトルを検出し、かかる動きベクトルを用いて基準となるフレーム画像からの動きを表現し、動画のデータを表現する技術が知られている。

　かかる動きベクトルの検出方法として、フーリエ変換を用いた動きベクトルの検出方法が知られている（特許文献１参照）。以下、この内容について説明する。

　まず、画素の2次元配列の番号を（ｋ，ｌ）とする。動きベクトルを検出する領域がＮ×Ｎ画素（Ｎは自然数）であるとすると、画素番号は、（１）式の範囲内にある。

　この領域の画像データをｆ（ｋ，ｌ）とすると、この画像データのフーリエ変換Ｆ（ｕ，ｖ）は、（２）式から求められる。

　ここで、（ｕ，ｖ）は周波数空間の番地であり、（３）式を満たす。

　次に、元画像がｘ方向にξ、ｙ方向にψ動いたとする。新しい画像ｆ'（ｋ，ｌ）は、（４）式のように表される。

　ここで、ｆ'（ｋ，ｌ）のフーリエ変換Ｆ'（ｕ，ｖ）を求めると、（５）式のようになる。

　次に、Ｆ'（ｕ，ｖ）とＦ（ｕ，ｖ）の比の逆フーリエ変換φ（ｋ，ｌ）を求めると、（６）式のようになる。

　ここで、δはクロネッカーのデルタであり、（７）式のような値をとる。

　ここで、（６）式から分かるように、φ（ｋ，ｌ）は（ξ，ψ）でピークを持ち、これにより、動きベクトルを検出することができる。つまり、φ（ｋ，ｌ）のピークを与える（ｋ，ｌ）の値が動きベクトルである。このようにして、動きベクトル（ｋ，ｌ）を求めることができる。
特開平６－３５０９９７号公報

　しかしながら、上述の特許文献１に記載の動きベクトル検出方法では、画面全体が一様に動く場合には正確に動きベクトルを検出することができるが、画面の中で動きの異なる領域がある場合、どの領域がどちらに動いているのか分からなくなるという問題があった。

　図８は、同一の検出領域内に動きベクトルの向きが異なる領域が複数ある例を示した図である。図８に示すように、ｘ、ｙ方向にそれぞれ０～（Ｎ－１）画素の領域を有する検出領域Ｃがある場合において、領域Ａはｘ正方向、ｙ正方向に動いているが、領域Ｂはｘ負方向、ｙ負方向に動いており、両者の動きベクトルの向きは異なっている。このような場合には、検出領域Ｃが全体としてどの向きに動いているのかが検出できず、また、領域Ａと領域Ｂの動きも検出できないという問題があった。

　これを防止するため、画面を細かく分割して動きベクトルの検出を行うと、大きな領域を占める繰り返しパターンが存在した場合に、分割した画面がその領域に対して小さいときに、動きベクトルが検出できないという別の問題を新たに生じてしまう。

　図９は、画面中に大きな繰り返しパターン領域Ｄが存在し、これが動きベクトルを検出する領域Ｃよりも大きい場合を示した図である。このような場合には、動きベクトル検出領域Ｃ内にパターンマッチングを満たしてしまう地点が多く存在してしまうため、動き量を確定することができない。このような場合に、動きベクトルを検出するためのＦ'（ｕ，ｖ）とＦ（ｕ，ｖ）の逆フーリエ変換φ（ｋ，ｌ）がどのようになるのかについて一例を示すと、以下のようになる。

　まず、Ｎが４の倍数とすると、Ｎは（８）式のように表すことができる。

　また、表示パターンが４画素周期の縦ストライプであるとすると、画像データｆ（ｋ，ｌ）は、（９）式のように表すことができる。

　このとき、ｆ（ｋ，ｌ）のフーリエ変換Ｆ（ｕ，ｖ）は、（１０）式のように表せる。

　（１０）式に示すように、Ｆ（ｕ，ｖ）は０になりうるので、φ（ｋ，ｌ）を求める計算では、０にならないＦ（ｕ，ｖ）の項を計算する。これは、表示画像に含まれる空間周波数成分のみ計算することに相当する。

　次に、ｆ（ｋ，ｌ）の画像が、1フレームでｘ方向に４画素動いたとすると、元の画像に重なるので、そのフーリエ変換もＦ（ｕ，ｖ）と同じであり、（１１）式のようになる。

　よって、この場合のφ（ｋ，ｌ）は、（１２）式のようになる。

　つまり、（１２）式から分かるように、φ（ｋ，ｌ）はｘ軸上に４画素周期でピークを持ち、動きベクトルが決定できない状態となる。

　このように、従来技術においては、ある領域の動きベクトル検出を行うのに固定された領域でフーリエ変換を行うため、計算対象とする検出領域が狭すぎる場合と、検出領域が広すぎる場合があり得、かかる場合には、動きベクトルを決定できない状態になるという問題があった。

　そこで、本発明は、同一画像に異なる向きや大きさを有する動きベクトルが含まれている場合であっても、これらを適切に検出することができる動きベクトル検出方法及び装置、並びに、プラズマディスプレイパネルの駆動方法及びプラズマディスプレイ装置を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するため、第１の発明に係る動きベクトル検出方法は、マトリクス状に配列された画素を有する画面に表示する動画像の前後フレーム間の動きベクトルを検出する方法であって、
　動きベクトルを検出する検出領域を、低次の検出領域が、高次の検出領域に含まれるように前記画面上に複数階層設定し、
　前記複数階層の検出領域の各々について、前後フレーム各々のフーリエ変換を求めて、動きベクトルを算出し、
　前記複数階層の検出領域のうち、最低次の検出領域と、該最低次の検出領域を含む複数の高次の検出領域において検出される動きベクトルの平均から、前記最低次の検出領域における動きベクトルを決定することを特徴とする。

　これにより、繰り返しパターンを含む画像のように、検出のために大きな検出領域が必要な動きベクトルと、大きな検出領域では方向が異なる小さな動きベクトルが複数検出され、動きベクトルの決定が困難な場合であっても、領域に応じた適切な動きベクトルを検出することができる。

　第２の発明は、第１の発明に係る動きベクトル検出方法において、
　前記検出領域を、前記高次の検出領域の境界が、前記低次の検出領域の境界に一致するように設定することを特徴とする。

　これにより、動きベクトルの決定演算を容易に行うことができる。

　第３の発明は、第２の発明に係る動きベクトル検出方法において、
　ｍ次の検出領域を、２^ｍ×２^ｍ画素の領域として設定し、
　前記最低次の検出領域を、２×２画素の領域として設定することを特徴とする。

　これにより、ｍ次の動きベクトルの検出領域の境界が、（ｍ－１）次の動きベクトルの検出領域の境界に一致するような包含関係を有する階層を設定することができ、動きベクトルの決定演算を容易にすることができるとともに、小さな画素単位を最低次の検出領域とするので、小さな動きベクトルから大きな動きベクトルまで十分考慮して最終的な動きベクトルを決定することができる。

　第４の発明に係るプラズマディスプレイパネルの駆動方法は、
　第１～３のいずれか一つの発明に係る動きベクトル検出方法により動きベクトルを検出し、
　該動きベクトルを用いて、画像の移動に対応してサブフレームの点灯パターンを制御することを特徴とする。

　これにより、視線の移動方向に沿った点灯パターンでサブフレームを点灯させることができ、プラズマディスプレイパネルに、人間の眼に違和感を与えない滑らかな動画像表示を行わせることができる。

　第５の発明に係る動きベクトル検出装置は、画素がマトリクス状に配列された画面に表示される動画像の、前後フレーム間における動きベクトルを検出する動きベクトル検出装置であって、
　前記画面上に、前記動きベクトルを検出する検出領域を、低次の検出領域が、高次の検出領域に含まれるように、複数階層設定する検出領域設定手段と、
　前記複数階層の前記動きベクトル検出領域毎に、前後フレームの各々についてフーリエ変換を行い、これらに基づいて前記前後フレーム間の動きベクトルを算出する動きベクトル算出手段と、
　前記複数階層の検出領域のうち、最低次の検出領域と、該最低次の検出領域を含む複数の高次の検出領域において検出される動きベクトルの平均から、前記最低次の検出領域における動きベクトルを決定する動きベクトル決定手段と、を有することを特徴とする。

　これにより、画面に表示される動画像のフレーム間の動きベクトルを、動きベクトルの含まれる適切な大きさの検査領域で検出することができ、大きな繰り返しパターンや、向きが異なる動きベクトルが同一フレーム画像中に存在する場合であっても、各々を踏まえて適切に動きベクトルを検出することができる。

　第６の発明は、第５の発明に係る動きベクトル検出装置において、
　前記検出領域設定手段は、前記検出領域を、前記高次の検出領域の境界が、前記低次の検出領域の境界に一致するように設定することを特徴とする。

　これにより、動きベクトル検出のための演算処理を容易に行うことができる。

　第７の発明は、第６の発明に係る動きベクトル検出装置において、
　前記検出領域設定手段は、前記複数階層を、ｍ次の検出領域を２^ｍ×２^ｍ画素の領域に設定し、前記最低次の検出領域を２×２画素の領域に設定することを特徴とする。

　これにより、ｍ次の検出領域の境界が、（ｍ－１）次の検出領域の境界に一致する階層関係とすることができ、動きベクトルを決定するための演算処理を容易にすることができる。

　第８の発明に係るプラズマディスプレイ装置は、サブフレーム駆動法により駆動されるプラズマディスプレイパネルを有するプラズマディスプレイ装置であって、
　請求項５～７のいずれか一つの発明に係る動きベクトル検出装置と、
　該動きベクトル検出装置により検出した動きベクトルに基づいて、サブフレームの点灯パターンを制御するサブフレーム制御手段と、
　前記点灯パターンに基づいて、前記プラズマディスプレイパネルを駆動するプラズマディスプレイパネル駆動回路と、を有することを特徴とする。

　これにより、プラズマディスプレイパネルに、動きベクトルを用いて、ボヤケがなく、動きが滑らかな動画像を表示することができる。

　本発明によれば、動きベクトルの検出誤差を低減し、画面に表示する動画像のボヤケを低減し、画質を改善することができる。

実施例１に係る動きベクトル検出方法等の動きベクトル検出領域の階層関係を示した図である。動きベクトルの検出例について示した図である。動きベクトルが、画面１０上に示された例を示した図である。実施例３に係るプラズマディスプレイ装置の全体構成図である。画像の１フレームＦＲの構成例を示す図である。サブフレームＳＦ１～ＳＦ３の点灯パターンの制御例を示した図である。実施例３に係るプラズマディスプレイ装置の動作フロー図である。同一の検出領域内に動きベクトルの異なる領域がある例を示した図である。画面中に大きな繰り返しパターン領域Ｄが存在する例を示した図である。

符号の説明

１０　　画面
１１　　画素
１５　　プラズマディスプレイパネル
１６　　アドレス電極
１７　　スキャン電極
１８　　サステイン電極
２０　　プラズマディスプレイパネル駆動回路
２１　　アドレスドライバ
２２　　Ｙスキャンドライバ
２３　　Ｙスキャン回路
２４　　Ｘサステイン回路
３０　　サブフレーム制御手段
４０　　動きベクトル検出装置
４１　　検出領域設定手段
４２　　動きベクトル情報算出手段
４３　　動きベクトル決定手段

　本発明をより詳細に説明するために、以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

　図１は、本発明を適用した実施例１に係る動きベクトル検出方法及び装置、並びにプラズマディスプレイパネルの駆動方法及びプラズマディスプレイ装置の動きベクトル検出領域の階層関係を示した図である。

　まず、フーリエ変換で動きベクトル情報を求める検出領域を定義する。検出領域の大きさは、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform、高速フーリエ変換）が高速で実行されるように、２^ｍ×２^ｍの画素領域として、最小の領域は、２×２画素の領域とする。ここで、実施例の対象とするプラズマディスプレイ装置の画面は、１９２０×１０８０画素の画面を例に挙げて説明するが、出現しうる繰り返しパターン領域の最大の大きさは、画面全体である。ここでは、計算の便宜のため、画面領域を２０４８×２０４８画素に拡張し、１９０２×１０８０画素の本来の画面外の領域の画素データを０とする。

　図１は、２^ｍ×２^ｍの画素を有する動きベクトルの検出領域を示している。図１において、２^ｍ×２^ｍの検出領域をｍ次の検出領域と呼ぶこととする。すると、（ｍ－１）次の検出領域は、２^ｍ－１×２^ｍ－１の画素領域となり、ｍ次の検出領域は、（ｍ－１）次の検出領域の縦に２倍、横に２倍の画素領域を各々有することになる。よって、ｍ次の検出領域は、（ｍ－１）次の検出領域の２×２＝４倍の検出領域（画素数）を有することになる。また、ｍ次の検出領域の境界が、（ｍ－１）次の検出領域の境界に一致する。

　ここで、上述の条件を適用すると、最小領域は１次の検出領域であり、最大領域は１１次の検出領域である。ｍ次の検出領域の集合の中で番号を付け、これをｎ番目と表現することとすると、ｍ次のｎ番目の検出領域は、Ω_ｍｎと表現することができる。本実施例に係る動きベクトル検出方法及び装置においては、このような、検出領域の異なる階層を、画面上に複数階層設定することにより、前後フレーム間の動画像の動きベクトルを検出することになる。

　次に、このような複数階層の検出領域が設定された画面における動きベクトルの決定方法について説明する。

　まず、各検出領域で動きベクトルの候補を求める。その第１ステップとして、着目しているフレームと、その次のフレームの検出領域Ω_ｍｎでのフーリエ変換を求める。着目しているフレームでの画素データをｆ_ｍｎ（ｋ，ｌ）とし、次のフレームでの画素データをｆ'_ｍｎ（ｋ，ｌ）とする。ここでは、画素データはその画素のＹ値（輝度値）であるが、別の量を用いてもよい。

　ここで、画素の番地（座標）は、（ｋ，ｌ）であるが、対象とする検出領域毎に番地（ｋ，ｌ）を付けるものとする。よって、ｋ、ｌの範囲は、ｍ次の階層の検査領域であれば、（１３）式のように表される。

　まず、着目しているフレームの画像データｆ_ｍｎ（ｋ，ｌ）のフーリエ変換Ｆ_ｍｎ（ｕ，ｖ）を、（１４）式により求める。

　次に、着目フレームの次のフレームの画像データｆ'_ｍｎ（ｋ，ｌ）のフーリエ変換Ｆ'_ｍｎ（ｕ，ｖ）を、（１５）式により求める。

　次に、動きベクトル情報を与える逆フーリエ変換φ_ｍｎ（ｋ，ｌ）を、（１６）式により求める。

　なお、非常に小さいＦ_ｍｎ（ｕ，ｖ）に関しては、その周波数成分の画像情報が少ないことを意味するので、動きベクトル情報φ_ｍｎ（ｋ，ｌ）には殆ど影響を与えない。従って、実際の動きベクトルを算出する計算では、計算の安定性を確保するために、非常に小さいＦ_ｍｎ（ｕ，ｖ）を与える（ｕ，ｖ）に関しては、（１６）式の和に算入しないことが好ましい。

　ここで、逆フーリエ変換φ_ｍｎ（ｋ，ｌ）は、(１７)式のように表され、従来技術の（７）式で説明したのと同様に、検出領域Ω_ｍｎ全体が（ξ，ψ）だけ並行移動するときに、クロネッカーのデルタとなる。

　よって、逆フーリエ変換φ_ｍｎ（ｋ，ｌ）が検出領域Ω_ｍｎの動きを表している。この逆フーリエ変換φ_ｍｎ（ｋ，ｌ）を用いて、検出領域Ω_１ｎの動きベクトル（ξ，ψ）_１ｎを、（１８）式により決定することができる。

　ここで、Ｍは最高次階層の検出領域の次数（今回の例では１１）であり、Λ（ｍ，ｎ）は、検出領域Ω_１ｎを含むｍ次の検出領域の番号の集合である。

　（１８）式は、検出領域Ω_１ｎを含む検出領域で検出された動きベクトルの平均を意味する。繰り返しパターン領域に含まれてしまう小さい検出領域で正確な動きベクトルが検出できるので、（１８）式の平均を取ることにより、正確な動きベクトルに近い値を得ることができる。

　また、画面上に異なる動きをする複数の領域がある場合には、それらを含んでしまう大きな検出領域では、正確な動きベクトルが検出できないが、十分に小さい検出領域では、単一の動きを検出することができ、（１８）式の平均を取ることにより、正確な動きベクトルに近い値を得ることができる。

　このように、前後フレームの動画像の画像データについて、画面を分割して動きベクトルの検出領域を設定するが、検出領域を異なる大きさで複数階層設定するようにし、これらの階層毎に前後フレーム間の動きベクトルを算出し、最終的にこれらの平均を算出して動きベクトルを決定することにより、個々の階層における重要なベクトルが検出され、更にそれらの平均を取ることにより、全階層を通じて、重要な動きベクトルが際立つようになるので、前後フレーム間の動きベクトルを適切に検出することができる。

　実施例２においては、実施例１において、（１３）～（１８）式を用いて理論的に説明した本実施例に係る動きベクトルの検出方法について、図２及び図３を用いて、具体的な例を挙げて説明する。

　図２は、動きベクトルの検出例について示した図である。図２において、動きベクトル情報を与える逆フーリエ変換φ_ｍｎ（ｋ，ｌ）により、動きベクトル（２，２）が検出された例が示されている。このとき、実施例１の（１７）式及び従来技術の（７）式で説明したように、動きベクトル（２，２）で１の値をとり、他の動きベクトルは０の値をとることを意味する。なお、実施例２においては、各検出領域について、動きベクトル情報φ_ｍｎ（ｋ，ｌ）ではなく、動きベクトルそのものが検出されたものとして説明を行う。

　図３は、図２で説明した動きベクトルが、マトリクス状に配列された画素１１を有する画面１０上に示された例を示した図である。画面１０は、実施例１と同様に、２０４８×２０４８個の画素１１を有するものとする。画面１０は、一部のみが示され、２^ｍ×２^ｍで表される検出領域のｍ＝１次の最低次の検出領域からｍ＝３次までの検出領域の総てと、ｍ＝４次の検出領域のｘ軸方向の総て及びｙ軸方向の半分の領域が示されている。つまり、ｍ＝１次の最低次の検出領域を示す１つのマス目には、４画素分の画素領域を含んでいる。なお、ｍ次の各階層について、ｎ番目の検出領域については、画面１０の最上行の左端を１番目とし、右に２、３・・番目と移動し、その行が終了したら、次の２行目の左端１列目に移動して順次右に番号を付すものとする。従って、画面１０は、最低次のｍ＝１次の検査領域を、１０２４×１０２４個有するものとする。

　図３において、ｍ＝１次の階層の検査領域については、ｎ＝１番目の検出領域に、（１，１）の動きベクトルが検出されている。これは、１次の階層の検査領域に、動きベクトルが総て含まれているので、１次の検査領域で検出することができる。同様に、ｍ＝１次の階層のｎ＝５番目の検査領域にも、正方向の動きベクトル（１，１）が検出されている。一方、ｍ＝１次の階層のｎ＝１０３０番目の検査領域（２行目の６列目）と、ｎ＝２０５１番目の検査領域（３行目の３列目）には、反対向きの動きベクトル（－１，－１）が検出されている。これらは総て、最低次のｍ＝１次の検査領域で適切に検出される動きベクトルである。

　一方、ｍ＝１次の階層のｎ＝１０２６番目の検査領域には、動きベクトル（３，３）が途中まで含まれているが、この検査領域では、動きベクトル（３，３）の総てを含んではいないので、１次の階層では、これを正確に検出することはできない。この場合、検査領域の階層を、ｍ＝２次まで上げても、動きベクトル（３，３）は、ｎ＝１番目の検査領域をはみ出しており、正確にこの動きベクトル（３，３）を検出することはできない。次に、検査領域の階層を、ｍ＝３次まで上げると、３次の階層のｎ＝１番目の検査領域に動きベクトル（３，３）は収まるので、ｍ＝３次の階層においては、動きベクトル（３，３）を正確に検出することができる。

　ここで、ｍ＝３次の階層のｎ＝１番目の検査領域には、他に動きベクトル（１，１）と（－１，－１）も検出される。これらは、ｍ＝１次の階層においては、各々の検査領域で単一方向で適切に検出されていた動きベクトルであるが、ｍ＝３次の階層の検査領域においては、動きベクトル（３，３）の方が大きく重要な動きベクトルとして検出され、それよりも重要度の小さな動きベクトルとして検出される。

　また、ｍ＝３次の階層のｎ＝２番目の検査領域において、左上部に反対向きで大きさが同じ動きベクトル（１，１）及び（－１，－１）が検出されるが、これらは、ｍ＝１次の階層の検査領域においては、各々単一方向で検出され、重要な大きさを有していたが、ｍ＝３次の階層の検査領域においては、その重要度は低下することになる。例えば、他にもっと大きな動きベクトルが同一の検査領域内に存在した場合には、その動きベクトルの方が際立つことになる。一方、これらの動きベクトル（１，１）及び（－１，－１）は、ｍ＝２次の階層のｎ＝３番目の検査領域にも共に含まれ、この検査領域においても検出される。この場合は、ｍ＝３次の階層のｎ＝２番目の検査領域で検出される場合よりも、重要度は高い動きベクトルとして検出されるが、両者の方向は反対なので、全体としては打ち消しあう動きベクトルとして検出され、ｍ＝１次の場合より大きく重要度は低下して検出される。

　このように、種々の大きさと方向を有する動きベクトルは、検査領域の異なる複数の階層の検査領域に重複して含まれるが、最も適切な階層で検出された場合は、そこで最適なピーク値が検出され、他の階層では、小さな値のベクトル値として検出されるか、又は大きすぎて検出できないことになる。従って、複数の検査領域の異なる階層で前後フレームの動画像の動きベクトル情報を、各々の検査領域で検出し、これを総て加算して平均を取れば、総ての階層の中で、最も際立った動きベクトルが、ノイズの中から浮かび上がるように検出されることになる。そして、この最終的に算出された動きベクトルは、平均からの算出であるので、最低次の動きベクトルで表現されることになる。

　次に、図３に示されている繰り返しパターンＤの動きベクトルを検出する方法について説明する。図３において、例えばｍ＝１次の階層や、ｍ＝２次の階層でこの繰り返しパターンＤの動きベクトルを検出しようとした場合には、動きベクトルのピーク値が周期的に立つことになり、検査領域における動きベクトルを決定することが困難となる。このような場合には、例えばｍ＝３次の階層で動きベクトルを検出した場合には、ｎ＝２番目の検査領域であれば、繰り返しパターンＤの全体を包含することができ、繰り返しパターンＤの全体の前後フレーム間の動きベクトルを算出することが可能となる。

　このように、実施例２に係る動きベクトル検出方法によれば、画素毎の正確な動きベクトルを検出することは必ずしもできないが、前後のフレーム間における、適切な動きベクトルを必ず算出することができる。つまり、どのような動画像に対しても、動きベクトルが算出不能であったり、又は明らかな誤ベクトルを算出してしまったりするという事態を回避することができ、若干の誤差はあるものの、常に大きな方向には誤りの無い信頼性の高い動きベクトルを算出することが可能となる。

　なお、実施例２においては、複数階層の検出領域の設定は、２^ｍ×２^ｍの関係を有し、ｍ次の検出領域を縦横２分割した領域が（ｍ－１）次の検出領域となっている例を挙げて説明したが、例えば、３^ｍ×３^ｍの関係を有し、ｍ次の検出領域を縦横３分割した領域が（ｍ－１）次の検出領域となる等、種々の設定を行うことができる。

　また、実施例２においては、ｍ次の検出領域の境界が、（ｍ－１）次の検出領域の境界に一致するように階層の設定を行ったが、検出領域の設定は、ｍ次の検出領域が、（ｍ－１）次の検出領域よりも大きければよく、例えば、２×２の画素領域を有する検出領域の高次の検出領域が、３×３の画素領域を有する検出領域であってもよい。例えば、実施例１及び実施例２においては、理解の容易のため、画面１０の画素数が２０４８×２０４８の縦横同数の例を挙げて説明したが、実際の画面１０の画素１１の配列は、種々の形式が考えられるので、用途に応じて、検出領域の設定を種々変化させたり、また検出領域を縦横同数の画素数ではなく、長方形に設定したりしてもよい。但し、このような場合には、各階層の境界が一致しないことがあるので、最低次の検出領域における動きベクトルを算出する代わりに、各画素について動きベクトルを検出するようにすればよい。

　また、複数の階層の検出領域の設定は、画面１０について予め設定しておいてもよいし、選択可能に構成してもよい。選択可能とする場合には、例えば、ユーザ等の操作により変更可能としてもよいし、画像の大まかな動きの状況を把握し、これに基づいて適切な検出領域を設定する自動制御を行うようにしてもよい。

　なお、実施例１及び実施例２において説明した動き検出方法の演算処理は、種々の電子回路、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の演算処理手段により実現されてよい。これらを用いて、本実施例に係る動きベクトル検出方法を装置として実現する、動きベクトル検出装置を構成することができる。

　実施例３においては、実施例１又は実施例２において説明した動きベクトル検出方法及び装置を、プラズマディスプレイパネルの駆動方法及びプラズマディスプレイ装置に適用する例について説明する。

　図４は、本発明を適用した実施例３に係るプラズマディスプレイ装置の全体構成を示した機能ブロック図である。図４において、実施例３に係るプラズマディスプレイ装置は、プラズマディスプレイパネル１５と、プラズマディスプレイパネル駆動回路２０と、サブフレーム制御手段３０と、動きベクトル検出装置４０とを備える。なお、図４においては、フレーム画像信号を受信したり、必要な信号処理等を行ったりする構成要素を省略しており、画面表示に必要な構成要素のみを示している。従って、本実施例に係るプラズマディスプレイ装置は、必要に応じて、信号処理用のγ補正回路や、白バランス調整回路等のプラズマディスプレイ装置として必要な他の要素を備えていてよい。

　プラズマディスプレイパネル１５は、気体放電に伴う発光を利用した自発光型の表示デバイスであり、表示面には、画面１０が構成される。プラズマディスプレイパネル１５は、複数のアドレス電極１６、複数のスキャン電極（走査電極）１７および複数のサステイン電極（維持電極）１８を含む。複数のアドレス電極１６は、画面１０の垂直方向に配列され、複数のスキャン電極１７および複数のサステイン電極１８は、画面１０の水平方向に配列されている。また、複数のサステイン電極１８は、共通に接続されている。アドレス電極１６、スキャン電極１７およびサステイン電極１８の各交点には、表示セルが形成され、各表示セルが画面上の画素１１を構成する。

　プラズマディスプレイパネル駆動回路２０は、アドレスドライバ２１と、Ｙスキャンドライバ２２と、Ｙサステイン回路２３と、Ｘサステイン回路２４とを有する。アドレスドライバ２１は、プラズマディスプレイパネル１５の複数のアドレス電極１６に接続されている。Ｙスキャンドライバ２２は、各スキャン電極１７に設けられた駆動回路（ドライバＩＣ）を内部に備え、各駆動回路がプラズマディスプレイパネル１５の対応するスキャン電極１７に接続されている。Ｘサステイン回路は、プラズマディスプレイパネル１５の複数のサステイン電極１８に接続されている。

　アドレスドライバ２１は、サブフレーム制御手段３０の制御信号に従い、アドレス期間において、画像データに応じてプラズマディスプレイパネル１５の該当するアドレス電極１６にアドレスパルスを印加する。

　Ｙスキャンドライバ２２は、サブフレーム制御手段３０の制御信号に従い、アドレス期間において、シフトパルスを垂直走査方向にシフトしつつプラズマディスプレイパネル１５の複数のスキャン電極１７にアドレスパルスを順に印加する。これにより、該当する画素１１の表示セルにおいてアドレス放電が行われる。

　Ｙサステイン回路２３は、サブフレーム制御手段３０から与えられる制御信号に従い、サステイン期間において、周期的なサステインパルスを、Ｙスキャンドライバ２２を介してプラズマディスプレイパネル１５の複数のスキャン電極１７に印加する。

　Ｘサステイン回路２４は、サブフレーム制御手段３０から与えられる制御信号に従い、サステイン期間において、プラズマディスプレイパネル１５の複数のサステイン電極１８に、スキャン電極１７のサステインパルスに対して１８０°位相のずれたサステインパルスを同時に印加する。これにより、該当する画素１１の表示セルにおいてサステイン放電が行われる。

　サブフレーム制御手段３０は、１フレームの画像データ信号から、サブフレーム信号を生成するとともに、プラズマディスプレイパネル駆動回路２０のアドレスドライバ２１、Ｙスキャンドライバ２２、Ｙサステイン回路２３及びＸサステイン回路２４に対してサブフレーム信号を送り、これらの駆動回路を駆動させる制御手段である。本実施例に係るプラズマディスプレイ装置においては、サブフレーム制御手段３０は、動きベクトル検出装置４０で検出された動きベクトルを用いて、サブフレーム信号の生成を行う。

　図５は、画像の１フレームＦＲの構成例を示す図である。画像は、例えば６０フレーム／秒で形成される。１フレームＦＲは、第１のサブフレームＳＦ１、第２のサブフレームＳＦ２、・・・、第ｎのサブフレームＳＦｎにより形成される。このｎは、例えば１０であり、階調ビット数に相当する。サブフレームＳＦ１，ＳＦ２等の各々を又はそれらの総称を、以下、サブフレームＳＦという。

　各サブフレームＳＦは、リセット期間Ｔｒ、アドレス期間Ｔａ、及びサステイン（維持放電）期間Ｔｓにより構成される。リセット期間Ｔｒでは、表示セルの初期化を行う。アドレス期間Ｔａでは、アドレス電極Ａｊ及びＹ電極Ｙｉ間のアドレス放電により各表示セルの発光又は非発光を選択することができる。サステイン期間Ｔｓでは、選択された表示セルのＸ電極Ｘｉ及びＹ電極Ｙｉ間でサステイン放電を行い、発光を行う。各ＳＦでは、Ｘ電極Ｘｉ及びＹ電極Ｙｉ間のサステインパルスによる発光回数（サステイン期間Ｔｓの長さ）が異なる。これにより、階調値を決めることができる。

　サブフレーム制御手段３０は、このようにして階調値を定めるが、本実施例に係るプラズマディスプレイ装置においては、図５に示したフレームＦＲについて、前後フレーム間での動きベクトルを検出し、これを利用して階調値を調整する制御を行う。

　図６は、サブフレームＳＦ１～ＳＦ３の点灯パターンの制御例を示した図である。例えば、動きベクトル検出装置４０により、図６に示すように、動きベクトル（１，２）が検出された場合には、サブフレームＳＦの前半から後半にかけて、動きベクトルに対応して発光するサブフレームを並べるようにする。図６においては、動きベクトルの移動の方向に合わせて、サブフレームＳＦ１～３を順次点灯させている。つまり、プラズマディスプレイパネル１５を観ているユーザは、一般的に画面上の動く被写体を追う視線の動きをするので、被写体の動きベクトルを検出することにより、ユーザの視線の移動位置を予測することができる。これを利用し、移動する視線上に発光するサブフレームを並べるようにすれば、サブフレームＳＦの前半と後半で、動画像が滑らかに結ばれるようになり、動画像のボヤケを減少させることができる。図３において、フレームＦＲにおいて、ＳＦ１に示す位置を発光させる画像データの場合には、この位置でサブフレームをずっと発光させるのではなく、分解したサブフレームを、動きベクトルの方向に合わせるようなサブフレームの点灯パターンとなるように制御する。このような制御を、本実施例に係るサブフレーム制御手段３０は実行する。

　なお、サブフレーム制御手段３０は、このようなサブフレームを生成、制御する演算処理を行うので、演算処理機能を有する電子回路、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等により実現されてよい。

　図４に戻り、他の構成要素の説明を行う。動きベクトル検出装置４０は、プラズマディスプレイパネル１５の画面１０に表示された動画像の動きベクトルを検出する手段であり、実施例１及び実施例２で説明した動きベクトル検出方法を実行する。動きベクトル検出装置４０は、検出領域設定手段４１と、動きベクトル情報算出手段４２と、動きベクトル決定手段４３とを有する。

　検出領域設定手段４１は、動きベクトルを検出する複数階層の検出領域を設定するための手段である。動きベクトルを検出する複数階層の検出領域は、実施例１及び実施例２において説明したように、階層により大きさが異なり、低次の検出領域が、高次の検出領域に含まれる関係を有し、プラズマディスプレイパネル１５の画面１０上に設定される。

　複数階層の検出領域の設定が、予めなされて固定されている場合には、検出領域設定手段４１は、設定された検出領域を記憶しておくメモリ等の記憶手段や、設定された検出領域について動きベクトルの検出を行わせるような演算処理手段であってよい。

　また、検出領域の設定が、ユーザの選択により調整可能であれば、そのような選択機能を備えてもよいし、動画像の動きに応じて、自動的に検出領域を設定することができる機能を搭載した場合には、検出領域の設定演算を行う機能を備えていてよい。

　なお、検出領域設定手段が行う検出領域設定の内容は、実施例１及び実施例２で説明した内容において、ｍ次の階層におけるｋ、ｌの大きさの範囲を定める内容に該当する。

　動きベクトル情報算出手段４２は、検出領域設定手段で設定された各検出領域について、前後フレーム間の動画像の動きベクトル情報を計算し、算出する手段である。実施例１における（１３）～（１７）式の演算を行い、複数の階層毎に前後フレーム間の動きベクトル情報φ_ｍｎ（ｋ，ｌ）を算出する。

　動きベクトル決定手段４３は、動きベクトル情報算出手段４２により算出された複数の階層における動きベクトル情報から、最終的な動きベクトルを決定して検出するための手段である。具体的には、実施例１において説明した（１８）式を用いて、複数階層の動きベクトル情報φ_ｍｎ（ｋ，ｌ）の平均値を算出し、これを最低次の階層における最終的な動きベクトル（ξ，ψ）_１ｎとして決定する。そして、検出した動きベクトル（ξ，ψ）_１ｎは、動きベクトル検出装置４０からサブフレーム制御手段３０に出力され、上述のように、サブフレーム制御手段３０によるサブフレーム信号の生成に検出された動きベクトルが利用され、滑らかでボヤケの少ない動画像をプラズマディスプレイパネル１５の画面１０に表示することができる。

　なお、動きベクトル情報算出手段４２及び動きベクトル決定手段４３は、このような演算処理を実行するので、電子回路、ＭＰＵ、ＡＳＩＣ等の演算処理手段により実現されてよい。

　このように、本実施例に係る動きベクトル検出装置をプラズマディスプレイ装置に適用することにより、プラズマディスプレイパネル１５の画面１０に表示される動画像の動きベクトルを適切に検出し、この動きベクトルを利用した方法によりプラズマディスプレイパネル１５を駆動させることができ、ボヤケの少ない滑らかな動画像を表示できるプラズマディスプレイ装置とすることができる。

　次に、図７を用いて、実施例３に係る動きベクトル検出装置及びプラズマディスプレイ装置により実行される、動きベクトル検出方法及びプラズマディスプレイパネル１５の駆動方法の処理フローについて説明する。図７は、実施例３に係るプラズマディスプレイ装置の動作フロー図である。

　ステップ１００では、検出領域設定手段４１により動きベクトルの検出領域が設定されているか否かが判定される。複数の階層の検出領域が、予め画面１０に設定されている場合には、自動的にステップ１１０に進むが、検出領域の設定変更や設定制御を行う場合には、検出領域設定が終了したか否かが判定される。設定が終了していない場合には、設定が終了するまで、ステップ１００を繰り返す。

　ステップ１１０では、動きベクトル情報算出手段４２により、着目するフレームと次のフレーム、つまり前後フレーム間の検出領域におけるフーリエ変換が計算される。具体的には、実施例１において説明した（１３）～（１５）式の演算処理が実行され、フーリエ変換Ｆ_ｍｎ（ｕ，ｖ）及びＦ'_ｍｎ（ｕ，ｖ）が求められる。

　ステップ１２０では、動きベクトル情報算出手段４２により、複数の階層の各検出領域における前後フレーム間の動きベクトル情報が算出される。具体的には、実施例１において説明した（１６）、（１７）式の演算がなされ、逆フーリエ変換により検出領域Ω_ｍｎの各動きベクトル情報φ_ｍｎ（ｋ，ｌ）が算出される。

　ステップ１３０では、動きベクトル決定手段４３により、動きベクトルの決定がなされる。具体的には、実施例１において説明した（１８）式の演算処理が実行され、動きベクトル情報算出手段４２により算出された動きベクトル情報φ_ｍｎ（ｋ，ｌ）が総て合計され、その最低次における平均値が算出され、これが動きベクトル（ξ，ψ）_１ｎとして決定される。

　ステップ１００～１３０が、動きベクトル検出装置４０により実行される動きベクトル検出方法である。ここまでの内容は、プラズマディスプレイパネル１５を用いた表示装置に限らず、種々の画面１０を有する表示装置に適用することができる。動きベクトル検出装置４０により検出された動きベクトルは、サブフレーム制御手段３０に出力される。

　ステップ１４０では、サブフレーム制御手段３０により、動きベクトルを利用して、サブフレームの点灯制御が行われる。具体的には、動きベクトルを利用して被写体の動きから視線の移動を予測し、これを反映させたサブフレームの点灯パターンでサブフレーム信号を生成する。生成したサブフレーム信号（制御信号）をプラズマディスプレイパネル駆動回路２０に出力し、これにより、プラズマディスプレイパネル１５の駆動を制御することになる。

　ステップ１５０では、プラズマディスプレイパネル駆動回路２０が、サブフレーム制御手段３０から送られてきたサブフレーム信号（制御信号）に従い、プラズマディスプレイパネル１５の駆動を行い、処理フローを終了する。

　このような処理フローにより、本実施例に係るプラズマディスプレイパネル１５の駆動方法が実行され、これにより、ボヤケが少なく、滑らかな動画像を表示することができる。

　本実施例に係る動きベクトル検出方法及び装置、並びにプラズマディスプレイパネル１５の駆動方法及びプラズマディスプレイ装置によれば、パターンマッチングによる動きベクトル検出方法のように、１画素毎の精密な動きベクトルの検出は行わないので、動きベクトルを計算するための回路規模を大幅に削減することができる。

　また、そのようなパターンマッチングによる精密な動きベクトルの検出方法では、適合するパターンを発見できなかった場合に、誤検出をするおそれがある。特に、繰り返しパターンを含む画像においては、その蓋然性が高くなる。一方、本実施例に係る動きベクトル検出方法によれば、１画素毎の動きベクトルの精密な検出は必ずしも行わないが、大きな検出領域により動きベクトルを検出するので、繰り返しパターンＤの動きベクトルも誤検出なく検出することができる。

　本実施例において説明した、被写体の視線に合わせてサブフレームＳＦの点灯制御を行うプラズマディスプレイパネル１５の駆動方法を実行する場合には、１画素毎に精密な動きベクトルを検出することよりも、誤検出により大きく破綻しないことの方が遙かに重要である。このような用途に、本実施例に係る動きベクトル検出方法及び装置、並びに、プラズマディスプレイパネルの駆動方法及びプラズマディスプレイ装置は、好適に適用され得る。

　本発明は、動きベクトルを利用して画面に動画像を表示する表示装置全般に適用可能である。特に、画面としてプラズマディスプレイパネルを用いたプラズマディスプレイ装置に好適に適用可能である。

Claims

　マトリクス状に配列された画素を有する画面に表示する動画像の前後フレーム間の動きベクトルを検出する方法であって、
　動きベクトルを検出する検出領域を、低次の検出領域が、高次の検出領域に含まれるように前記画面上に複数階層設定し、
　前記複数階層の検出領域の各々について、前後フレーム各々のフーリエ変換を求めて、動きベクトル情報を算出し、
　前記複数階層の検出領域のうち、最低次の検出領域と、該最低次の検出領域を含む複数の高次の検出領域において検出される動きベクトル情報の平均から、前記最低次の検出領域における動きベクトルを決定することを特徴とする動きベクトル検出方法。
　前記検出領域を、前記高次の検出領域の境界が、前記低次の検出領域の境界に一致するように設定することを特徴とする請求項１に記載の動きベクトル検出方法。
　ｍ次の検出領域を、２^ｍ×２^ｍ画素の領域として設定し、
　前記最低次の検出領域を、２×２画素の領域として設定することを特徴とする請求項２に記載の動きベクトル検出方法。
　請求項１乃至３のいずれか一項に記載の動きベクトル検出方法により動きベクトルを検出し、
　該動きベクトルを用いて、画像の移動に対応してサブフレームの点灯パターンを制御することを特徴とするプラズマディスプレイパネルの駆動方法。
　画素がマトリクス状に配列された画面に表示される動画像の、前後フレーム間における動きベクトルを検出する動きベクトル検出装置であって、
　前記画面上に、前記動きベクトルを検出する検出領域を、低次の検出領域が、高次の検出領域に含まれるように、複数階層設定する検出領域設定手段と、
　前記複数階層の前記動きベクトル検出領域毎に、前後フレームの各々についてフーリエ変換を行い、これらに基づいて前記前後フレーム間の動きベクトル情報を算出する動きベクトル情報算出手段と、
　前記複数階層の検出領域のうち、最低次の検出領域と、該最低次の検出領域を含む複数の高次の検出領域において検出される動きベクトル情報の平均から、前記最低次の検出領域における動きベクトルを決定する動きベクトル決定手段と、を有することを特徴とする動きベクトル検出装置。
　前記検出領域設定手段は、前記検出領域を、前記高次の検出領域の境界が、前記低次の検出領域の境界に一致するように設定することを特徴とする請求項５に記載の動きベクトル検出装置。
　前記検出領域設定手段は、ｍ次の検出領域を２^ｍ×２^ｍ画素の領域に設定し、前記最低次の検出領域を２×２画素の領域に設定することを特徴とする請求項６に記載の動きベクトル検出装置。
　サブフレーム駆動法により駆動されるプラズマディスプレイパネルを有するプラズマディスプレイ装置であって、
　請求項５乃至７のいずれか一項に記載の動きベクトル検出装置と、
　該動きベクトル検出装置により検出した動きベクトルに基づいて、サブフレームの点灯パターンを制御するサブフレーム制御手段と、
　前記点灯パターンに基づいて、前記プラズマディスプレイパネルを駆動するプラズマディスプレイパネル駆動回路と、を有することを特徴とするプラズマディスプレイパネル装置。