JP2689580B2

JP2689580B2 - 動き検出回路

Info

Publication number: JP2689580B2
Application number: JP7571389A
Authority: JP
Inventors: 典之山口
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-03-27
Filing date: 1989-03-27
Publication date: 1997-12-10
Anticipated expiration: 2012-12-10
Also published as: JPH02253788A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、色信号を輝度信号の高域周波数領域に周
波数多重した複合テレビジョン信号（以下、「Ｖ信号」
という）から輝度信号（以下、「Ｙ信号」または単に
「Ｙ」という）および色信号（以下、「Ｃ信号」または
単に「Ｃ」という）を分離するための動き適応YC分離装
置、またはインタレース走査を行うテレビジョン信号を
順次走査に変換するための動き適応走査線補間装置に用
いる動き検出に好適な動き検出回路に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

従来の動き検出回路を用いた動き適応YC分離装置およ
び動き適応走査線補間装置は、画像が静止画像であるか
動画像であるかを局所的に判断し、その各部の画素信号
に適したYC分離および走査線補間を行うものである。

基本的にこれらの装置のような動き適応処理装置の構
成は同じであるので、動き適応YC分離装置を例として述
べる。

現行のNTSC信号方式では、Ｃ信号をＹ信号の高域周波
数領域に周波数多重した複合信号となっている。したが
って、受像機では、YC分離が必要であり、その分離の不
完全さはクロスカラーやドットクロールなどの画質劣化
を生じさせる。

このため、近年大容量のディジタルメモリの発達に伴
い、テレビジョン信号の垂直走査周波数に等しいか、そ
れ以上の遅延時間を有する遅延回路（以下、単に「遅延
回路」という。）を利用した動き適応YC分離などの画質
改善のための信号処理回路が種々提案されている。

第７図は従来の動き適応YC分離装置の一例を示すブロ
ック回路図である。この第７図において、入力端子１に
は、NTSC方式のＶ信号101が入力され、フィールド内YC
分離回路４、フレーム間YC分離回路５、Ｙ信号動き検出
回路６およびＣ信号動き検出回路７の入力端子にそれぞ
れ与えられる。

フィールド内YC分離回路４にて図示していないフィー
ルド内フィルタによって、YC分離されたフィールド内YC
分離Ｙ信号102と、フィールド内YC分離Ｃ信号103は、そ
れぞれＹ信号混合回路９の第１の入力端と、Ｃ信号混合
回路10の第１の入力端に入力される。

また、フレーム間YC分離回路５にてフレーム間フィル
タによりYC分離されたフレーム間YC分離Ｙ信号104と、
フレーム間YC分離Ｃ信号105は、それぞれＹ信号混合回
路９の第２の入力端と、Ｃ信号混合回路10の第２の入力
端に入力される。

他方、Ｙ信号動き検出回路６にて検出されたＹ信号動
き量106は、合成回路８の一方の入力端に入力され、ま
た、Ｃ信号動き検出回路７にて検出されたＣ信号動き量
107は合成回路８の他方の入力端に入力される。

合成回路８にて合成された動き検出信号は制御信号10
8としてＹ信号混合回路９の第３の入力端およびＣ信号
混合回路10の第３の入力端にそれぞれ入力され、Ｙ信号
動き検出回路６、Ｃ信号動き検出回路７および合成回路
８で動き検出回路70を構成している。

Ｙ信号混合回路９の出力である動き適応YC分離Ｙ信号
109は出力端２より送出される。

また、Ｃ信号混合回路10の出力である動き適応YC分離
Ｃ信号110は出力端３より送出される。

次に、この従来例の動作について説明する。動き検出
回路70は、Ｖ信号101をYC分離するに当たり、Ｙ信号動
き検出回路６およびＣ信号動き検出回路７の出力を合成
回路８で合成して、Ｖ信号101が静止している画像を表
す信号か、動きを表す信号かを判別する。

Ｙ信号動き検出回路６は、たとえば、第８図のよう
に、１フレーム遅延回路33および減算器34を用いて入力
端31よりＶ信号101を入力してＹ信号の１フレーム差分
を求め、低域通過フィルタ（以下「LPF」という）35を
通したのち、絶対値回路36で絶対値を求め、この絶対値
を非線形変換回路37でＹ信号の低域成分の動き量を示す
信号106に変換して、出力端32に出力する。

また、Ｃ信号動き検出回路７は、たとえば、第９図の
ように、入力端11からＶ信号101を入力して２フレーム
遅延回路15および減算器16を用いて、２フレーム差分を
求め、帯域通過フィルタ（以下、「BPF」という）25を
通したのち、絶対値回路18でその絶対値を求め、この絶
対値を非線形変換回路19でＣ信号の動き量を示す信号10
7に変換して、出力端12に出力する。

合成回路８は、たとえば、Ｙ信号動き量106とＣ信号
動き量107のち、大きい方の値を選択して出力するよう
に、構成されている。

この判別結果は、動き係数ｋ（０≦ｋ≦１）という形
で表され、たとえば画像の完全なる静止画像と判別した
場合には、ｋ＝０、または画像を完全なる動画像と判別
した場合には、ｋ＝１というように、Ｙ信号混合回路９
とＣ信号混合回路10に制御信号を108として与えられ
る。

一般に、画像が静止画像である場合には、フレーム間
相関を利用したフレーム間YC分離を行って、Ｙ信号とＣ
信号を分離する。

フレーム間YC分離回路５はたとえば、第10図のよう
に、１フレーム遅延回路44と加算器45を用いて、入力端
41からＶ信号101を入力して１フレーム和を求めてYF信
号104を抽出し、出力端42から出力するとともに、減算
器46で入力からYF信号104を減ずることにより、CF信号1
05を抽出して出力端43に出力している。

また、一般に画像が動画像である場合には、フィール
ド内相関を利用したフィールド内YC分離を行ってＹ信号
とＣ信号を分離する。フィールド内YC分離回路４はたと
えば、第11図のように入力端51からＶ信号101を入力
し、１ライン遅延回路54と加算器55を用いて、１ライン
和を求めてYf信号102を抽出し、出力端52に出力すると
ともに、減算器56で入力からYf信号102を減ずることに
より、Cf信号103を抽出して、出力端53に出力してい
る。

動き適応YC分離装置では、このようなフィールド内YC
分離回路４とフレーム間YC分離回路５とを並置し、合成
回路８にて合成された動き係数ｋにより、Ｙ信号混合回
路９に以下のような演算を行わせて、動き適応YC分離Ｙ
信号109を出力する。

Ｙ＝kYf＋（１−ｋ）YF ここで、 Yf:フィールド内YC分離Ｙ信号出力102 YF:フレーム間YC分離Ｙ信号出力104 である。

同様に、制御信号108により、Ｃ信号混合回路10に以
下のような演算を行わせて、動き適応YC分離Ｃ信号110
を出力する。

Ｃ＝kCf＋（１−ｋ）CF ここで、 Cf:フィールド内YC分離Ｃ信号出力103 CF:フレーム間YC分離Ｃ信号出力105 である。

動き適応Ｙ信号109と動き適応Ｃ信号110は、それぞれ
出力端子２および出力端子３より送出される。

この動き適応YC分離装置のうち、Ｃ信号動き検出回路
７はまた第12図のような構成でも実現できる。

この第12図において、入力端11からＶ信号101が入力
され、色復調回路13により２種類の色差信号Ｒ−Y,B−
Ｙに復調される。これら２種類の色差信号は時分割多重
回路14である周波数で時分割多重され、２フレーム遅延
回路15および減算回路16により２フレーム差分が得られ
る。この２フレーム差分にLPF17を通してＹ信号成分を
除き、絶対値回路18により絶対値をとり、さらに非線形
変換回路19で非線形変換して色信号の動き検出量107を
出力端12から送出できる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の動き適応YC分離装置は以上のように構成されて
いるので、動き検出回路70は、Ｙ信号動き検出回路６お
よびＣ信号動き検出回路７により、それぞれ検出された
動き量を合成した量に基づいて、フィールド内YC分離に
よるYf信号102とCf信号103、およびフレーム間YC分離に
よるYF信号104、CF信号105をそれぞれ混合するように構
成されている。

たとえば、Ｃ信号動き検出回路７において、第12図の
ように色復調された色差信号のフレーム単位の差分をと
ることにより、動き検出するならば、第13図に示すよう
に、色復調された２種類の色差信号第13図（ａ）と第13
図（ｂ）が時分割多重されて、第13図（ｃ）のようにな
っている場合、Ｙ信号の変化がないと仮定すると、その
フレーム単位の差分は第13図（ｄ）のようになる。

例として、色相が異なり、色振幅が１と固定の絵柄を
考える。このとき、たとえば、赤い物体（色相90゜）が
動いた場合のフレーム単位の差分は第13図（ｅ）のよう
にＢ−Ｙの成分がなく、Ｒ−Ｙの成分のうち変化があっ
たところだけ有意差が生じ、動き量は１となる（R₀−R₂
＝１）。

また、色相45゜で色振幅が１の物体が動いた場合のフ
レーム単位の差分は第13図（ｆ）のように、色振幅は１
であるにもかかわらず、動き量はこのように同じ動きをする画像でも、色が異なれば異
なる動き量を検出してしまうという問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためにな
されたもので、任意の色の動画でも動き検出量は同じと
なり、最適な動き量を検出することにより、クロスカラ
ー，ドットクロールまたは２重像などの画質劣化の少な
い画像を再生することのできる動き検出回路を得ること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る動き検出回路は、フレーム単位の差分
により動き量を検出する手段と、注目画素の色相を検出
する手段と、この手段で検出した色相にもとづいて上記
フレーム単位の差分による動き検出手段の検出感度を制
御する手段とを設けたものである。

〔作用〕

この発明においては、入力信号のフレーム単位の差分
に応じて動き量を検出するとともに、２種類の色差信号
Ｒ−Y,B−Ｙの絶対値から注目画素の色相を検出して、
その検出した色相によって動き検出の感度を変化させ
る。

〔実施例〕

以下この発明の動き検出回路の実施例を図について説
明する。第１図はその一実施例を示すブロック図であ
り、第９図および第12図と同じく、第７図のＣ信号の動
き検出回路７に対応する詳細な構成を示すブロック図で
ある。

この第１図において、第９図および第12図と同一部分
には、同符号が付されている。また時分割多重回路14か
ら絶対値回路18までの説明は第12図と同じなので省く。

絶対値回路18の出力は非線形変換回路19の第１の入力
端に入力される。

一方、入力端11から入力されたＶ信号101は色復調回
路13で２種類の色差信号Ｒ−Y,B−Ｙに色復調された色
差信号のうち、Ｒ−Ｙは時分割多重回路14の第１の入力
端と絶対値回路20に入力される。

また、Ｂ−Ｙは時分割多重回路14の第２の入力端と絶
対値回路21に入力される。

絶対値回路20の出力は係数器22で1.14倍して減算回路
24と加算回路26のそれぞれ第１の入力端に入力される。

絶対値回路21の出力は、係数器23で2.03倍して減算回
路24と加算回路26のそれぞれ第２の入力端に入力され
る。

さらに、減算回路24の出力は絶対値回路25で絶対値化
され、除算器27の第１の入力端に入力される。

また、加算回路26の出力は除算器27の第２の入力端に
入力される。除算器27の出力は、係数器28で利得を変化
させて非線形変換回路19の第２の入力端に入力される。

非線形変換回路19の出力は色信号の動き検出量107と
して出力端12より送出される。

次に上記構成の色信号の動き検出回路の動作について
説明する。

一般に、NTSC方式のカラーテレビジョン信号Ｎは輝度
信号をＹ、２種類の色差信号をＲ−Y,B−Ｙ、色副搬送
波周波数fsc,時間ｔで表すと、となる。このときの色相θはで表される。

第２図のように横軸に|B−Y|、縦軸に|R−Y|をとる座
標系を考える場合、|B−Y|軸からの角度θ^ａの色相であ
る色信号のもつ色差信号を|R^a−Y^a|,|B^a−Y^a|とする
と、となる。

いま、|B−Y|軸から45゜の傾きをもつ軸を考える。こ
の軸からの色相をψとすると、 ψ^ａ＝45゜−θ^ａの関係が成り立ち、で表される。上式は一般に成立するので、 θ^ａ＝45゜でψ^ａ＝０゜,tanψ^ａ＝０ θ^ａ＝0,90゜でψ^ａ＝±45゜,tanψ^ａ＝１となり、Ｒ−ＹとＢ−Ｙから色相を検出することができ
る。

この色相の大きさで色信号の動き検出量を正規化すれ
ば、色相が変化しても同じ色振幅の物体の動きは同じ動
き量として検出される。

第１図において、絶対値回路20では、色復調された色
差信号のうち、Ｒ−Ｙの絶対値が得られ、係数器22で1.
14倍される。

また、絶対値回路21では、Ｂ−Ｙの絶対値が得られ、
係数器23で2.03倍される。

これら２種類の色差信号の絶対値を減算回路24で減算
して、さらに絶対値回路25で絶対値をとると、その結果
ｍは次式のようになる。

また、２種類の色差信号の絶対値を加算回路26で加算
した結果ｎは次式のようになる。

除算器27は第１の入力ｍ（絶対値回路25の出力）を第
２の入力ｎ（加算回路26の出力）で除算する回路で、そ
の結果ｌはとなり、第２図のようになる。

第２図において横軸は（Ｂ−Ｙ）2.03の絶対値、縦軸
は（Ｒ−Ｙ）1.14の絶対値である。

除算結果の絶対値ｌは横軸から45゜の直線上でｌ＝０
となり、角度を変化させると、縦軸，横軸どちらに近づ
いても大きくなり、縦軸上，横軸上でｌ＝１となる。

第１図における係数器28は、たとえば色相の動き検出
量に対する制御を大きくしたい場合は、第４図に示す入
出力特性ｅのように利得を低く設定すればよく、また制
御を小さくしたい場合には、第８図に示す入出力特性ｆ
のように利得を高く設定すればよい。

また、非線形変換回路19の入出力特性は、たとえば第
３図に示すように可変特性に構成されている。すなわ
ち、特性ａは、２種類の色差信号の絶対値の差が最少の
ときの特性を示しており、絶対値回路18からの入力レベ
ルがＡの値になるまでは動き検出量の出力レベルは０と
なり、Ａより大きくなるにつれて、徐々に出力レベルが
増加して最終的に飽和する特性であって、係数器28の出
力ｍのレベルが大きくなるにつれて特性b,c,dのように
出力開始点Ａが右方に移行し、色相によって動き検出量
が影響されないように調節する。

なお、係数器28の入出力特性を一定とし、非線形変換
回路19の入出力特性を、第５図中の入る出力特性ｇ、ま
たはｈのように変えることにより、係数器28の特性を変
えたのと同等の効果をえることができる。

また、第５図に示している出力特性g,hは、必しもこ
の例のように立ち上がり点ＢおよびＣ、傾斜，飽和レベ
ルの全てを変える必要はなく、そのいずれか一つ、また
は、二つを変えた組合せとしてもよいことはいうまでも
ない。

さらに、画素位置により急激に非線形変換回路19の入
出力特性が変化しないように、非線形変換回路19の後に
第６図に示すような緩衝回路を挿入してもよい。

この第６図において、入力端子61から入力されたＣ信
号動き検出信号107はたとえばLPFなどで構成される平滑
回路63を通して、滑らかな信号に変換される。

平滑回路63の出力は必要であれば、ビット数を減ずる
ためのクリップ回路64にてビット数を低減して、出力端
62から合成回路８に入力するように構成したものであっ
て、ノイズなどによる誤動作を軽減することができる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、２種類の色差信号
Ｒ−Y,B−Ｙの絶対値から注目画素の色相を検出して、
色相によって動き検出の感度を変化させるように構成し
たので、どんな色相の物体の動きでも同じように動き検
出することができ、クロスカラー，ドット妨害,2重像な
どの画質劣化が少ない動き適応YC分離、動き適応走査線
補間などの動き適応処理を可能にする動き検出回路を構
成できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による動き検出回路のブロ
ック図、第２図は同上実施例における除算器の出力特性
図、第３図は同上実施例における非線形変換回路の特性
図、第４図は同上実施例における係数器28の入出力特性
図、第５図は同上実施例における非線形変換回路の特性
図、第６図はこの発明の動き検出回路の他の実施例にお
ける非線形変換回路の後段に接続する緩衝回路のブロッ
ク図、第７図は従来の動き適応YC分離装置のブロック
図、第８図は従来のYC信号の動き検出回路のブロック
図、第９図は従来のＣ信号の動き検出回路のブロック
図、第10図は第７図の従来の動き適応YC分離装置におけ
るフレーム間YC分離回路の詳細な構成を示すブロック
図、第11図は第７図の従来の動き適応YC分離装置におけ
るフィールド内YC分離回路の詳細な構成を示すブロック
図、第12図は第７図の従来の動き適応YC分離装置におけ
る色信号動き検出回路の詳細な構成を示すブロック図、
第13図は第２図の色信号動き検出回路の動作を説明する
ためのタイムチャートである。４……フィールド内YC分離回路、５……フレーム間YC分
離回路、６……Ｙ信号動き検出回路、７……Ｃ信号動き
検出回路、８……合成回路、９……Ｙ信号混合回路、10
……Ｃ信号混合回路、12……Ｃ信号動き量出力端、13…
…色復調回路、14……時分割多重回路、15……２フレー
ム遅延回路、18,20,21,25……絶対値回路、19……非線
形変換回路、22,23,28……係数器、27……除算器、70…
…動き検出回路。なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】色信号を輝度信号の高域周波数領域に周波
数多重した複合テレビジョン信号を色復調した後、２種
類の色差信号から色信号の動き量を抽出する回路におい
て、入力信号のフレーム単位の差分により動き量を検出
することにより相関を求めるフレーム間相関を検出する
回路と、フィールド内の注目画素の色相を検出する手段
と、この手段で検出した色相に基づいて上記フレーム間
相関検出手段の相関検出感度を制御する手段とを備えた
ことを特徴とする動き検出回路。