JP2893744B2

JP2893744B2 - 動き検出回路

Info

Publication number: JP2893744B2
Application number: JP20993789A
Authority: JP
Inventors: 茂夫藤代
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1989-08-14
Filing date: 1989-08-14
Publication date: 1999-05-24
Anticipated expiration: 2014-05-24
Also published as: JPH0373686A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、例えばMUSE（Multiple Sub-Nyquist-Sampl
ing Encoding）方式のハイビジョン信号のデコーダに使
用して好適な動き検出回路に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、例えばMUSE方式のハイビジョン信号の如く
ｎフレームの画像信号を利用して１画面の画像を構成す
るようになしたテレビジョン信号の動き検出回路におい
て、入力されたテレビジョン信号にｎフレーム周期の遅
延を与える第１のメモリと、この第１のメモリの出力信
号とその入力されたテレビジョン信号との差を求める差
分手段と、この差分手段の出力信号にｎフレーム周期の
遅延を与える第２のメモリとを設け、この第２のメモリ
の出力信号が所定の条件を充足するときに、その差分手
段の出力信号を静止画に対応する信号とみなして処理を
行うことにより、低域信号だけでなく高域信号に対して
も静止画部分を誤って動画部分と判定することがなくな
るようにしたものである。

〔従来の技術〕

所謂ハイビジョン放送は放送衛星を用いて行うのが現
状では実用的であると考えられている。この場合、ハイ
ビジョン信号をそのまま伝送するためには信号帯域幅と
して20〜25MHz程度が必要であるのに対して、放送衛星
の１チャンネル（帯域幅27MHz）でハイビジョン信号を
良好にFM変調して伝送するにはハイビジョン信号の信号
帯域幅を9MHz以下にする必要がある。そこで、ハイビジ
ョン信号を画質を損うことなく帯域圧縮して衛星１チャ
ンネルで放送するためにMUSE方式が開発された。

このMUSE方式によれば、輝度信号Ｙ及び色信号Ｃは時
分割多重され、この時分割多重信号（TCI信号）にフィ
ールドオフセット，フレームオフセット又はラインオフ
セットのサブサンプリング（間引き）が施され、信号帯
域幅が8.1MHzに圧縮される。この帯域圧縮の方式として
MUSE方式においては所謂３次元サブサンプリング（間引
き）が使用されている。即ち、MUSEエンコーダから出力
されるハイビジョン信号は、第３図に示す如く、第１フ
レーム（第３フレーム）のサンプル点と第２フレーム
（第４フレーム）のサンプル点とは位相が180°異なっ
ており、第１フレーム及び第２フレーム（又は第３フレ
ーム及び第４フレーム）によって１画面分の完全な画像
情報が構成されている。従って、MUSE方式では２フレー
ム分（４フィールド分）の信号から１画面分の完全な画
像情報が構成される。

但し、その２フレーム分の信号から１画面分の完全な
画像が構成されるのは原画像が静止画の場合だけであ
り、原画像が動画の場合にその２フレーム分の信号から
１画面分の画像を構成すると、再生画像に２重像等が発
生するおそれがある。そこで、MUSEエンコーダにおいて
は、周知の如く静止画系帯域圧縮回路と動画系帯域圧縮
回路とが設けられ、各画素毎に原画像の動き量を検出し
て、この検出した動き量に応じて定まる混合比でそれら
静止画系及び動画系の帯域圧縮回路の夫々の出力信号が
混合されて送信部に供給される。この場合、エンコーダ
側ではサブサンプリング前の現フレームと前フレームの
１フレーム差分信号を用いて容易に動き検出ができるの
に対して、第３図に示した如く、MUSEデコーダ側で入力
する信号には１フレーム前の同じサンプル点の信号が存
在しないため動き検出が困難となる。

上述のMUSEエンコーダの出力信号（MUSE信号）から帯
域幅20MHz程度のハイビジョン信号を復元するのがMUSE
デコーダである。第４図は従来のMUSEデコーダの要部を
示し、この第４図において、（１）は入力端子であり、
この入力端子（１）には受信部にてFM復調された後に1
6.2MHzでアナログ／デジタル変換されたMUSE信号MS₀が
供給される。このMUSE信号MS₀は動き検出回路（２），
静止画系補間回路（３）及び動画系補間回路（４）に供
給され、静止画系補間回路（３）は２フレーム分の信号
からフレーム間補間及びフィールド間補間により１画面
分の画像に対応する信号を構成して混合回路（５）に供
給し、動画系補間回路（４）は１フィールド分の信号か
らフィールド内補間により夫々１フィールド分の画像に
対応する信号を形成して混合回路（５）に供給する。混
合回路（５）においては、動き検出回路（２）より供給
される動き検出信号KTに応じた混合比で補間回路（３）
及び（４）の夫々の出力信号が混合されて時分割多重
（TCI）デコーダ（６）に供給される。

動き検出回路（２）においては、MUSE信号MS₀がフレ
ームメモリ（７）の入力端子，減算回路（８）の一方の
入力端子及び減算回路（９）の一方の入力端子に供給さ
れ、フレームメモリ（７）の出力信号である１フレーム
遅延信号MS₁がフレームメモリ（10）の入力端子及び減
算回路（８）の他方の入力端子に供給され、フレームメ
モリ（10）の出力信号である２フレーム遅延信号MS₂が
減算回路（９）の他方の入力端子に供給され、減算回路
（９）の出力信号が絶対値回路（11）を介して２フレー
ム差分信号Δ_２としてアンドゲート（12）の一方の入力
端子に供給される。また、減算回路（８）の出力信号が
カットオフ周波数4MHzの低域通過フィルタ回路（13），
絶対値回路（14）及びフレームメモリ（15）を介して遅
延１フレーム差分信号Δ_１に変換され、この遅延１フレ
ーム差分信号Δ_１がインバータ回路（16）を介してアン
ドゲート（12）の他方の入力端子に供給される。

この場合、先に第３図を参照して説明した如く、MUSE
信号には２フレーム前には同じサンプル点の信号が存在
するが１フレーム前には同じサンプル点の信号が存在し
ないため、２フレーム差分信号Δ_２は動き量に対応した
信号となるが、遅延１フレーム差分信号Δ_１は完全には
動き量に対応した信号とはならない。しかし、サンプル
点が一致しなくとも低周波成分を抽出すれば実質的にサ
ンプル点は一致しているとみなすことができ、MUSE信号
の場合には4MHz以下の低域信号に対しては１フレーム間
の差分が正確に求められる如くなされている。第４図例
では低域通過フィルタ回路（13）が設けられているの
で、その遅延１フレーム差分信号Δ_１は4MHz以下の低域
信号に対しては正確に動き量に対応した信号となってい
る。

また、そのアンドゲート（12）の出力信号K₀がフィー
ルドメモリ（17），（18），（19）で夫々１フィールド
ずつ遅延されて遅延信号K₁,K₂,K₃に変換され、その出力
信号K₀及び遅延信号K₁,K₂,K₃が夫々演算回路（20）に供
給され、この演算回路（20）にて例えば論理和演算によ
って動き検出信号KTが生成される。尚、上述の回路は簡
単のため各信号が１ビットのデジタル信号として表わさ
れているが、実際にはMUSE信号MS₀は例えば８ビット，
動き検出信号KTは例えば４ビットのデジタル信号であ
る。

第４図例において、入力端子（１）に供給されるMUSE
信号MS₀が4MHz以下の低域信号である場合の動作につい
て説明するに、その信号MS₀は一定速度で移動している
物体に係るハイビジョン信号であるとして、現時点ｔに
おける或る水平走査線上の信号を位置ｘの関数として考
える。

この場合、MUSE信号MS₀,1フレーム遅延信号MS₁及び２
フレーム遅延信号MS₂は夫々第５図A,B及びＣに示す如く
なり、遅延１フレーム差分信号Δ_１（｜MS₂-MS₁｜）及
び２フレーム差分信号Δ_２（｜MS₂-MS₀｜）は夫々第５
図Ｄ及びＥに示す如くなる。従って、第４図のアンドゲ
ート（12）の出力信号K₀は信号Δ_２と信号Δ_１との論理
積であるため第５図Ｆに示す如くなる。

この出力信号K₀に関して重要なことは遅延１フレーム
差分信号Δ_１によって位置P₁のハイレベルのパルス（2
1）が消去されて位置P₂のハイレベルのパルスだけが残
されていることである。このことは、ある物体が位置P₁
から位置P₂に移動したときには、位置P₂だけを動画部分
と判定して位置P₁は静止画部分と判定することを意味す
る。

同様に、その出力信号K₀を順次１フィールドずつ遅延
させて成る遅延信号K₁〜K₃は夫々第５図Ｇ〜Ｉに示す如
くなり、最終的に動き検出回路（２）より出力される動
き検出信号KTは第５図Ｊに示す如くなり、この第５図Ｊ
において、領域（22）は動画部分と判定されて領域（2
3）は正確に静止画部分と判定される。尚、４フィール
ド分の信号K₀〜K₃を用いて動き検出信号KTを合成するの
は、MUSEデコーダの静止画系補間回路（３）においては
２フレーム分（４フィールド分）の信号より１画面分の
完全な画像を構成しているため、現フィールドで静止画
部分と判定されても１フィールド〜３フィールド前のフ
ィールドで動画部分と判定された部分は動画部分と判定
する必要があるからである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のように4MHz以下の低域信号に関しては第４図例
は正確に動き検出を行うことができる。しかしながら、
従来の動き検出回路（２）においては遅延１フレーム差
分信号Δ_１は4MHzを超える高域信号に関しては応答しな
いために、4MHzを超える高域信号に関しては静止画部分
を誤って動画部分と判定するおそれがある不都合があっ
た。

即ち、第４図例において、入力端子（１）に供給され
るMUSE信号MS₀が4MHzを超える高域信号である場合の各
部信号は第６図に示す如くなり、この第６図Ｆの出力信
号K₀より明らかな如く、物体が位置P₁から位置P₂に移動
したときであっても、位置P₁におけるパルス（24）がそ
きまま残ってしまう。同様に遅延信号K₁〜K₃（第６図Ｇ
〜Ｉ）にも夫々２フレーム前のパルスが残存してしまう
ために、最終的に得られる動き検出信号KT（第６図Ｊ）
には本来の動画部分（25）の外に、本来静止画である部
分（26）にもハイレベル“1"のパルスが生成されて動画
部分と判定されてしまう。このように本来は静止画であ
る部分が動画部分と判定された場合には、第４図の混合
回路（５）において動画系補間回路（４）の出力信号が
選択されてしまうために、得られる画像が部分的にボケ
てしまう不都合がある。

尚、動き検出回路は通常のNTSC-M方式等については種
々の方式が提案されているが（例えば、特開昭63-90988
号公報，特開昭62-175093号公報，実開昭62-203583号公
報，特開昭61-70888号公報参照）、MUSE方式のハイビジ
ョン信号については他に適当な方式が提案されていな
い。

本発明は斯かる点に鑑み、MUSE方式のハイビジョン信
号の如く複数フレームの画像信号を利用して１画面の画
像を構成するようになしたテレビジョン信号の動き検出
回路において、低域信号だけでなく高域信号に対しても
静止画部分を誤って動画部分と判定することがなくなる
ようにすることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による動き検出回路は、例えば第１図に示す如
く、ｎフレーム（ｎは２以上の整数）の画像信号を利用
して１画面の画像を構成するようになしたテレビジョン
信号の動き検出回路において、入力されたテレビジョン
信号MS₀にｎフレーム周期の遅延を与える第１のメモリ
（28）と、この第１のメモリ（28）の出力信号MS₂とそ
の入力されたテレビジョン信号MS₀との差を求める差分
手段（29）と、この差分手段（29）の出力信号（Δ_２，
Δ_４等）にｎフレーム周期の遅延を与える第２のメモリ
（35）とを設け、この第２のメモリ（35）の出力信号Δ
_３が所定の条件を充足するときに（例えば所定レベルを
超えたときに）、その差分手段（29）の出力信号
（Δ_２，Δ_４等）を静止画に対応する信号とみなして処
理を行う（例えばその出力信号を強制的にゼロレベルに
設定する）ようにしたものである。

〔作用〕

斯かる本発明によれば、先ず差分手段（29）によって
動きに対応する原始的な信号が得られる。この原始的な
信号では例えば物体が位置P₁から位置P₂に移動した場合
に、位置P₂だけでなく本来は静止画部分となった部分P₁
も動画部分と判定される。このため、本発明では第２の
メモリ（35）の出力信号Δ_３が所定の条件を充足すると
きにその位置P₁におけるその差分手段（29）の原始的な
信号を静止画に対応する信号とみなして処理を行うこと
により、静止画部分を誤って動画部分と判定することを
防止している。

この際、本発明では低域通過フィルタ回路を使用して
いないため、低域信号だけでなく高域信号に関しても正
確に動画部分の検出ができる。

〔実施例〕

以下、本発明による動き検出回路の一実施例につき第
１図及び第２図を参照して説明しよう。本例はMUSEデコ
ーダの動き検出回路（即ち、本発明のｎ＝２の場合）に
本発明を適用したものであり、この第１図及び第２図に
おいて第４図〜第６図に対応する部分及び信号には同一
符号を付してその詳細説明は省略する。

第１図は本例の動き検出回路を示し、この第１図にお
いて、（27）は入力バッファを示し、この入力バッファ
（27）を介して図示省略した受信部にてFM復調して16.2
MHzでアナログ／デジタル変換して成るm₁ビットのMUSE
信号を２フレーム周期の遅延を与える２フレームメモリ
（28）の入力ポート及び減算回路（29）の一方の入力ポ
ートに供給し、この２フレームメモリ（28）の出力信号
である２フレーム遅延信号MS₂をその減算回路（29）の
他方の入力ポートに供給し、この減算回路（29）のm₂ビ
ットの出力信号（MS₀-MS₂）を絶対値回路（30）に供給
する。この絶対値回路（30）はその出力信号（MS₀-M
S₂）を絶対値に変換した後に、その絶対値の上位m₃ビッ
トを取出して２フレーム差分信号Δ_２（＝｜MS₀-MS
₂｜）を生成し、この２フレーム差分信号Δ_２を感度設
定器（31）に供給する。この感度設定器（31）はそのm₃
ビットの差分信号Δ_２を４ビットの２フレーム差分信号
Δ_４に変換する。尚、本例においては例えばm₁＝8,m₂＝
9,m₃＝６に設定できる。m₃ビットの差分信号Δ_２を４ビ
ットの差分信号Δ_４に変換する方法としては、m₃ビット
の上位４ビット取出す方法の他に例えば対数圧縮等を行
なってもよい。

その感度設定器（31）にて得られた差分信号Δ_４の各
ビットの信号を夫々アンドゲート（32A）〜（32D）の一
方の入力端子に供給し、同時にその差分信号Δ_４をデジ
タル比較器（33）の非反転入力ポートに供給し、このデ
ジタル比較器（33）の反転入力ポートにレベル設定器
（34）より所定の閾値に対応する４ビットの参照データ
を供給する。即ち、このデジタル比較器（33）は４ビッ
トの２フレーム差分信号Δ_４がその閾値を超えたときに
ハイレベル“1"となりその差分信号Δ_４がその閾値以下
のときにローレベル“0"となる１ビットの２フレーム差
分信号に変換し、この１ビットの２フレーム差分信号を
２フレーム周期の遅延を与えるための２フレームメモリ
（35）に供給する。この２フレームメモリ（35）の出力
ポートに生じる１ビットの遅延２フレーム差分信号Δ_３
をインバータ回路（36）を介してアンドゲート（32A）
〜（32D）の夫々の他方の入力端子に共通に供給する。

それらアンドゲート（32A）〜（32D）の出力端子に生
じる４ビットの出力信号K₀にフィールドメモリ（17），
（18），（19）で順次１フィールド期間分の遅延時間を
付与し、その４ビットの出力信号K₀及び４ビットの遅延
信号K₁〜K₃を夫々演算回路（20）に供給し、演算回路
（20）は例えば信号K₀〜K₃の各ビットについて夫々論理
和演算を施すことにより４ビットの動き検出信号KTを生
成し、この動き検出信号KTを第４図例の混合回路（５）
に供給する。

先に第３図を参照して説明した如く、MUSE方式のハイ
ビジョン信号では１フレーム間では同じサンプル点の信
号が存在しないため低域信号についての動き検出信号だ
けが得られるが、２フレーム間では同じサンプル点の信
号が存在するため低域信号のみならず高域信号について
も正確に動き検出信号が得られる。即ち、第１図例の感
度設定器（31）より出力される４ビットの２フレーム差
分信号Δ_４は4MHz以下の低域信号及び4MHzを超える高域
信号の何れについても正確に動きの情報を含んでいる。
従って、その４ビットの信号Δ_４を１ビットに圧縮して
２フレーム期間の遅延時間を付与して成る遅延２フレー
ム差分信号Δ_３も低域信号及び高域信号の何れについて
も正確に動きの情報を含んでいる。

第１図例において、入力バッファ（27）に供給される
MUSE信号MS₀が一定速度で移動している物体に係るハイ
ビジョン信号である場合の動作につき第２図を参照して
説明するに、各信号の値は１ビットのデジタル信号とみ
なして表示すると共に、現時点ｔにおける或る水平走査
線上の各信号を位置ｘの関数として表示する。また、本
例ではそのMUSE信号MS₀は低域信号及び高域信号の何れ
であっても共通に動作する。

この場合、MUSE信号MS₀,2フレーム遅延信号MS₂，遅延
２フレーム差分信号Δ_３（＝｜MS₄-MS₂｜、MS₄は４フレ
ーム遅延信号）及び２フレーム差分信号（＝｜MS₂-MS₀
｜）は夫々第２図Ａ〜Ｄに示す如くなり、信号Δ_４と信
号▲▼との論理積である信号K₀は第２図Ｅに示す如
くなる。この出力信号K₀に関して重要なことは、遅延２
フレーム差分信号Δ_３の反転信号▲▼の作用によっ
て位置P₁のハイレベル“1"のパルス（37）が消去されて
いることである。従って、位置P₂のハイレベル“1"のパ
ルスだけが残されているため、遅延信号K₁〜K₃は夫々第
２図Ｆ〜Ｈに示す如く２フレーム前の不要なパルスが消
去され、最終的に得られる動き検出信号KT（第２図Ｉ）
には動画部分（38）のみにハイレベル“1"の信号が形成
されて、静止画部分（39）に不要なハイレベル“1"の信
号が形成されることはない。

このように、遅延２フレーム差分信号Δ_３の反転信号
▲▼を用いて位置P₁の出力信号K₀を強制的に完全静
止画部分に対応するゼロレベル“0"に設定するのは、例
えば物体が位置P₁から位置P₂に移動した場合に（現時点
ｔには物体が位置P₂に存在する。）、位置P₂を動画部分
と判定して位置P₁は静止画部分と判定するためである。
一方、２フレーム差分信号Δ_４（第２図Ｄ）を用いただ
けでは、位置P₂のみならず位置P₁も動画部分と判定され
てしまうため、遅延２フレーム差分信号Δ_３を用いてそ
の位置P₁を静止画部分と判定する如くなしている。この
意味で、その遅延２フレーム差分信号Δ_３はその２フレ
ーム差分信号Δ_４の禁止信号と考えることもできる。

上述のように本例によれば、２フレーム差分信号Δ_４
と遅延２フレーム差分信号Δ_３とを用いることにより正
確に動画部分の検出ができると共に、特に入力信号が4M
Hzを超える高域信号であっても静止画部分を誤って動画
部分と判定することがない利益がある。従って、後続の
処理回路で再生された画像のボケ等を減少することがで
きる。

また、本例によれば感度設定器（31）及びレベル設定
器（34）が設けられているため、動画部分の検出感度を
様々に調整できると共に、誤って静止画部分を動画部分
と判定することを抑制する一種の感度をも様々に調整で
きる利益がある。

尚、上述実施例はｎ＝２の場合に本発明を適用したも
のであるが、本発明はこれに限定されず、一般的にｎフ
レーム（ｎ＝2,3,4,5,‥‥）の画像信号を利用して１画
面分の完全な画像を構成するようになしたテレビジョン
信号の動き検出回路に適用でることは明らかである。

このように、本発明は上述実施例に限定されず、本発
明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採り得ること
は勿論である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ｎフレーム間の差分信号だけを利用
しているため、低域信号のみならず高域信号についても
静止画部分を誤って動画部分と判定することがない利益
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の動き検出回路を示す構成
図、第２図は第１図例の動作の説明に供する各部信号波
形図、第３図はMUSE伝送方式の説明に供する線図、第４
図は従来のMUSEデコーダを示す構成図、第５図及び第６
図は夫々第４図例の動作の説明に供する各部信号波形図
である。（28）は２フレームメモリ、（29）は減算回路、（30）
は絶対値回路、（31）は感度設定器、（33）はデジタル
比較器、（35）は２フレームメモリ、（36）はインバー
タ回路である。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ｎフレーム（ｎは２以上の整数）の画像信
号を利用して１画面の画像を構成するようになしたテレ
ビジョン信号の動き検出回路において、入力されたテレビジョン信号にｎフレーム周期の遅延を
与える第１のメモリと、該第１のメモリの出力信号と上
記入力されたテレビジョン信号との差を求める差分手段
と、該差分手段の出力信号を所定のレベルと比較する比較手
段と、上記比較手段の比較出力にｎフレーム周期の遅延を与え
る第２のメモリと、上記第２のメモリの出力に基づいて、上記差分手段の出
力を禁止する禁止手段とを具えたことを特徴とする動き
検出回路。