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JPH0620300B2 - Progressive scan interpolator - Google Patents

Progressive scan interpolator

Info

Publication number
JPH0620300B2
JPH0620300B2 JP62141234A JP14123487A JPH0620300B2 JP H0620300 B2 JPH0620300 B2 JP H0620300B2 JP 62141234 A JP62141234 A JP 62141234A JP 14123487 A JP14123487 A JP 14123487A JP H0620300 B2 JPH0620300 B2 JP H0620300B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
output
signal
input
low
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP62141234A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS63304782A (en
Inventor
賢二 杉山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Victor Company of Japan Ltd filed Critical Victor Company of Japan Ltd
Priority to JP62141234A priority Critical patent/JPH0620300B2/en
Publication of JPS63304782A publication Critical patent/JPS63304782A/en
Publication of JPH0620300B2 publication Critical patent/JPH0620300B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Television Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はテレビジョン受像機等、画像を扱う機器におい
て、その画質を向上させるための順次走査補間装置に関
するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a progressive scan interpolation device for improving the image quality of a device such as a television receiver that handles images.

(従来の技術) 現在、テレビジョン放送等で用いられている標準方式は
2:1の飛越し走査(インタレース)を行なっており、
それが原因となるラインフリッカや垂直解像度の低下が
問題となっている。そのため、インタレース信号におい
て間引かれているラインを補間して順次走査(ノンイン
タレース)信号とすることにより前記した問題を解決す
る方法が検討されている。
(Prior Art) Currently, the standard method used in television broadcasting and the like is to perform 2: 1 interlace scanning,
Line flicker and a decrease in vertical resolution, which cause it, have become problems. Therefore, a method for solving the above-mentioned problem by interpolating thinned lines in an interlaced signal to form a progressive scanning (non-interlaced) signal is being studied.

その中で、画像のフレーム間差のレベルによって補間方
法を適応的に変化させる方法は、画像が静止していると
きに高解像度が得られ、かつ動いた時にも大きな問題が
起こらないため有効な方法と考えられている。その動作
を第7図に従って説明する。
Among them, the method of adaptively changing the interpolation method according to the level of the difference between frames of the image is effective because a high resolution can be obtained when the image is stationary and no big problem occurs even when the image moves. Is considered a method. The operation will be described with reference to FIG.

同図において、y方向は画像の垂直方向であり、信号の
A点とD点はインタレースにおける1ライン分の間隔y
hがある。t方向は時間変化方向で、B点とC点は1フ
レーム分の時間差tfを持っており、通常、この値は1/
30秒となる。このA,B,C,Dの点に対し、補間され
るべき点はそれらの中央に位置し、その点をZとする。
In the figure, the y direction is the vertical direction of the image, and the points A and D of the signal are the intervals y for one line in the interlace.
There is h. The t direction is the time change direction, and the point B and the point C have a time difference tf for one frame. Usually, this value is 1 /
30 seconds. For these points A, B, C and D, the point to be interpolated is located in the center of them and the point is designated as Z.

この補間点Zは、A,B,C,Dの各値によって補間さ
れるわけであるが、ここで画像が静止状態の場合、信号
は時間方向に変化していないので、時間方向、すなわち
フレーム間の補間を行なう。この場合、BとCの値は基
本的には同一値であるが、ノイズ軽減等を考慮して、Z
=(B+C)/2とする。
This interpolation point Z is interpolated by the respective values of A, B, C, D. Here, when the image is in a stationary state, since the signal does not change in the time direction, that is, in the time direction, that is, in the frame. Interpolate between. In this case, the values of B and C are basically the same value, but in consideration of noise reduction and the like, Z
= (B + C) / 2.

一方、画像が動いている場合、各フィールドで画像は異
なっているので、フレーム間の補間は行なえない。従っ
て、同一フィールドの上下ラインより補間することにな
り、Z=(A+D)/2とすれば良い。
On the other hand, when the image is moving, the image is different in each field, so interpolation between frames cannot be performed. Therefore, interpolation is performed from the upper and lower lines of the same field, and Z = (A + D) / 2 may be set.

以上が動き適応補間の基本的な考え方であるが、単純な
切換え動作とすると動きか静止かがはっきりしない場合
や、動作の切換わり点での不連続性が問題となるので、
中間域を持ち、連続的な動作とすることが望まれる。こ
の場合の補間方法は次式で示される。
The above is the basic idea of motion adaptive interpolation, but if it is a simple switching operation it is not clear whether it is motion or still, or discontinuity at the switching point of operation becomes a problem, so
It is desirable to have an intermediate region and operate continuously. The interpolation method in this case is shown by the following equation.

Z=Zt+k(Zy−Zt) …(1) 但し、Zy=(A+D)/2 Zt=(B+C)/2 ここで、kは動きの情報で、完全な静止の場合、k=0
でZ=Ztとなり、完全な動きの場合、k=1でZ=Z
yとなる。また、kが中間の場合はkに応じてZyとZ
tが混合させられる。
Z = Zt + k (Zy−Zt) (1) where Zy = (A + D) / 2 Zt = (B + C) / 2 where k is motion information, and in the case of perfect stillness, k = 0.
And Z = Zt, and in the case of complete movement, k = 1 and Z = Z
It becomes y. If k is intermediate, Zy and Z
t are mixed.

ここで問題となるのは、kの設定方法、すなわち動きの
検出であるが、基本的にはフレーム間差絶対値によって
定められ、次式で表わされる。
The problem here is the method of setting k, that is, the detection of motion, but it is basically determined by the absolute value of the inter-frame difference and is expressed by the following equation.

k=F(|B−C|) …(2) ここで、Fは|B−C|が“0”のとき“0”で、|B
−C|が増加するに従って増加し、ある値以上で“1”
となる。
k = F (| B−C |) (2) where F is “0” when | B−C | is “0”, and | B
It increases as -C | increases, and is "1" when it exceeds a certain value.
Becomes

(発明が解決しようとする問題点) ところが、上記した従来方式においては、動きの検出を
各画素単位で行なっており、次のような問題を生じる。
その顕著な例は数ライン分の幅を持つ横線が上下に動く
画像において発生する。その様子を第8図に示す。な
お、同図でA,B,C,D,Zは第7図に対応する。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in the above-described conventional method, motion detection is performed for each pixel, which causes the following problems.
A prominent example occurs in an image in which a horizontal line having a width of several lines moves up and down. This is shown in FIG. Incidentally, A, B, C, D and Z in FIG. 7 correspond to FIG.

第8図で、横方向は画像においては垂直方向であり、F
,F,Fの3種類の信号は各フィールドの垂直方
向の変化を3フィールドが分示したものである。
In FIG. 8, the horizontal direction is the vertical direction in the image, and F
The three kinds of signals 1 , 1 , F 2 and F 3 are three fields showing the change in the vertical direction of each field.

ここで、インタレース時で2ライン分の幅を持つ線が1
フレームで3ライン分動いたとする。ここで、中央のフ
ィールドにおける補間を考えると、各ラインに対応する
フレーム間差信号は第9図(a)のようになる。ここ
で、中央の点は線が通過してしまうためフレーム間で差
がないことになっており、その部分はフレーム間の信号
Ztで補間されることになる。その結果、補間される信
号は第8図のF′に示されるようになり、線の中央で
誤った補間が行なわれてしまう。この現像はコントラス
ト比が強い部分でも発生し、極めて大きな画質劣化とな
る。
Here, a line with a width of 2 lines is 1 when interlaced.
Suppose you move 3 lines in a frame. Here, considering the interpolation in the central field, the inter-frame difference signal corresponding to each line is as shown in FIG. 9 (a). Here, since the line passes through the center point, there is no difference between frames, and that portion is interpolated by the signal Zt between frames. As a result, the interpolated signal becomes as shown at F 2 ′ in FIG. 8, and incorrect interpolation is performed at the center of the line. This development occurs even in a portion having a high contrast ratio, resulting in extremely large image quality deterioration.

このような現像は前記のような場合のみならず高い空間
周波数を持つ画像が動くと、実際には動いていたとして
も、フレーム間差の値がたまたま似た値になると静止と
見なされ、フレーム間の補間が行なわれることにより頻
繁に発生する。
Such development is not limited to the case described above, but when an image having a high spatial frequency moves, even if the image actually moves, it is considered to be still when the value of the difference between frames happens to be similar, and This frequently occurs due to the interpolation between them.

また、実際には静止処理とすべき所で動領域と見なされ
る誤検出の原因として、ノイズの他にビデオカメラの振
動や画像フィルムからの変換による動き量が1サンプル
間隔に満たない微小振動がある。この場合、画像のエッ
ジ部のサンプル値はかなり変動するため、適応処理が不
必要に動き状態となり、画質の改善が抑圧される。
In addition to noise, vibrations of the video camera and minute vibrations whose motion amount due to conversion from the image film is less than one sample interval are other causes of erroneous detection that is actually considered to be a moving area where still processing should be performed. is there. In this case, the sample value at the edge portion of the image fluctuates considerably, so that the adaptive processing becomes unnecessarily in a moving state and the improvement in image quality is suppressed.

一方、より正確な動き検出を行なう方法として、画像を
ブロックに区分して、そのブロック内でパターンマッチ
ングを行なう方法も動画像の高能率符号化等で検討され
ているが、この場合、ブロック単位の処理のためブロッ
ク境界において不連続となり、またパルス性ノイズの混
入した画像に対して誤った処理をしやすいと言った問題
点がある。
On the other hand, as a method for more accurate motion detection, a method of dividing an image into blocks and performing pattern matching within the blocks is also being considered in high-efficiency coding of moving images, but in this case, block units are used. However, there is a problem that the processing becomes discontinuous at the block boundary and that an erroneous processing is easily performed on an image in which pulse noise is mixed.

そこで、本発明は上記した従来の技術の問題点を解決し
た順次走査補間装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a progressive scanning interpolation device which solves the above-mentioned problems of the conventional technique.

(問題点を解決するための手段) 本発明は上記の目的を達成するために、テレビジョン信
号を飛越し走査から順次走査に変換するために、補間す
るラインを形成する順次走査補間装置において、補間す
るラインの周辺のフィールド又はフレーム間の画素値の
差をとり絶対値化する絶対値回路と、この絶対値回路の
出力が入力され、この入力レベルが“0”からノイズレ
ベルに相当する値まで出力が“0”となる不感域と、入
力レベルがノイズレベルに相当する値より増加するに従
ってゲインが“0”から増加し、さらに増加した場合に
はゲインが減少する中間域と、入力レベルがあるレベル
以上で出力が一定値となる飽和域とからなる特性を持つ
第1の非線形回路と、この第1の非線形回路を通した出
力の垂直方向成分に対するローパスフィルタ及び水平方
向成分に対するローパスフィルタと、これらローパスフ
ィルタを通した出力が入力され、前記第1の非線形回路
と同様な不感域と中間域と飽和域とからなる特性を持つ
第2の非線形回路と、この第2の非線形回路を通した信
号によって、補間するラインと同一フィールド内の上下
のラインより形成される補間信号と前後のフィールドよ
り形成される補間信号をそれぞれの割合を変えて混合す
る混合回路とよりなり、前記混合回路の出力より補間信
号を得ることを特徴とした順次走査補間装置を提供する
ものである。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention provides a progressive scan interpolating device for forming a line to be interpolated in order to convert a television signal from interlaced scan to progressive scan, An absolute value circuit that takes the difference between pixel values between fields or frames around the line to be interpolated and an absolute value circuit, and the output of this absolute value circuit is input, and this input level is a value corresponding to the noise level from "0" Until the output becomes “0”, the gain increases from “0” as the input level increases from the value corresponding to the noise level, and when it further increases, the gain decreases, and the input level And a low-pass filter for the vertical component of the output through the first non-linear circuit, which has a characteristic that it has a saturation region where the output is a constant value above a certain level. Filter and a low-pass filter for the horizontal direction component, and a second non-linear circuit to which the output passed through these low-pass filters is input and which has the same characteristics as the first non-linear circuit, including a dead zone, an intermediate zone, and a saturation zone. A mixing that mixes the interpolated signal formed by the upper and lower lines in the same field as the line to be interpolated and the interpolated signal formed by the preceding and following fields by changing the respective ratios by the signal passed through the second non-linear circuit. The present invention provides a progressive scanning interpolating device comprising a circuit and obtaining an interpolation signal from the output of the mixing circuit.

(作 用) 上記した構成の順次走査補間装置では、画素ごとに定め
られる動き情報において、空間域でかなり強い相関を持
たせ、動き情報が急激に変化しないようにすることによ
り誤った動作を軽減するものである。これは画像の動領
域と静止領域が画素ごとに急激に変化することがなく、
ある程度まとまった形で変化することに基づいており、
ブロック単位で処理が行なえるのと同様な考え方であ
る。この場合の動き検出は第8図に対して第9図(b)
のようになり適切な補間が行なわれることになる。
(Operation) In the progressive scan interpolator with the above configuration, the motion information determined for each pixel has a fairly strong correlation in the spatial domain so that the motion information does not change abruptly to reduce erroneous operation. To do. This is because the moving and still areas of the image do not change rapidly pixel by pixel,
It is based on changes in a certain amount,
It is the same idea that processing can be performed in block units. The motion detection in this case is shown in FIG. 9 (b) as opposed to FIG.
As described above, appropriate interpolation is performed.

(実施例) 以上の考えを実現するためには画素ごとに求めた動き情
報に対し、空間域でローパスフィルタ(LPF)をかけ
る必要があり、その実施例の構成図を第1図に示す。
(Embodiment) In order to realize the above idea, it is necessary to apply a low-pass filter (LPF) in the spatial domain to the motion information obtained for each pixel, and the configuration diagram of that embodiment is shown in FIG.

同図において、入力は262Hディレイ回路1(Hは1
水平走査期間)を介して1Hディレイ回路2及び加算器
3の一方の入力端に供給される。1Hディレイ回路2の
出力は加算器3の他方の入力端及び262Hディレイ回
路4に供給される。
In the figure, the input is a 262H delay circuit 1 (H is 1
It is supplied to one input terminal of the 1H delay circuit 2 and the adder 3 via the horizontal scanning period). The output of the 1H delay circuit 2 is supplied to the other input terminal of the adder 3 and the 262H delay circuit 4.

一方、入力は加算器5及び減算器6の一方の入力端にそ
れぞれ供給され、この加算器5及び減算器6の他方の入
力端には、262Hディレイ回路4の出力がそれぞれ供
給される。
On the other hand, the inputs are supplied to the one input ends of the adder 5 and the subtracter 6, respectively, and the outputs of the 262H delay circuit 4 are supplied to the other input ends of the adder 5 and the subtractor 6, respectively.

加算器3,5はそれぞれ各入力を加算し、1/2倍して出
力し、これを遅延回路7,8にそれぞれ供給する。
The adders 3 and 5 add the respective inputs, multiply by 1/2 and output the results, which are supplied to the delay circuits 7 and 8, respectively.

減算器6は、その一方の入力端(+)の信号から他方の
入力端(−)の信号を減算して出力し、これを絶対値
(ABS)回路9に供給する。
The subtractor 6 subtracts the signal at the other input terminal (−) from the signal at the one input terminal (+), outputs the subtracted signal, and supplies this to the absolute value (ABS) circuit 9.

遅延回路7の出力は減算器10の入力端に供給される。
また、遅延回路8の出力は減算器10の他方の入力端及
び混合回路11の一方の入力端に供給される。
The output of the delay circuit 7 is supplied to the input terminal of the subtractor 10.
The output of the delay circuit 8 is supplied to the other input terminal of the subtractor 10 and one input terminal of the mixing circuit 11.

減算器10は、その一方の入力端(+)の信号から入力
端(−)の信号を減算して出力し、これを掛算器12の
一方の入力端に供給する。
The subtractor 10 subtracts the signal at the input end (−) from the signal at the one input end (+), outputs the subtracted signal, and supplies this to the one input end of the multiplier 12.

一方、ABS回路9の出力は第1の非線形回路13、垂
直ローパスフィルタ(LPF)14及び水平ローパスフ
ィルタ(LPF)15を介して第2の非線形回路16に
供給される。
On the other hand, the output of the ABS circuit 9 is supplied to the second non-linear circuit 16 via the first non-linear circuit 13, the vertical low-pass filter (LPF) 14 and the horizontal low-pass filter (LPF) 15.

第2の非線形回路16の出力は掛算器12にその掛算係
数(動き情報)k[0≦k≦1]として供給される。
The output of the second non-linear circuit 16 is supplied to the multiplier 12 as its multiplication coefficient (motion information) k [0 ≦ k ≦ 1].

掛算器12は各入力同志の掛算を行って出力し、これを
混合回路11の他方の入力端に供給する。そして、混合
回路11の出力より補間ラインが得られる。
The multiplier 12 multiplies the respective inputs and outputs the result, which is supplied to the other input end of the mixing circuit 11. Then, an interpolation line is obtained from the output of the mixing circuit 11.

なお、第2図は第1の非線形回路13の特性を示す図、
第3図は第2の非線形回路16の特性を示す図である。
2 is a diagram showing the characteristics of the first non-linear circuit 13,
FIG. 3 is a diagram showing the characteristic of the second nonlinear circuit 16.

ここで、基になる動き情報はABS回路9の出力よりフ
レーム間差絶対値|B−C|とするが、AやDの値を使
う方法も考えられる。処理は求められたフレーム間差絶
対値に対し、第1の非線形回路13を通し、その出力に
対し垂直LPF14及び水平LPF15をかけた後、さ
らに第2の非線形回路16を通し、その情報を補間方法
の変更のために用いる。ここで、補間値に対しては前記
のLPF14,15の遅延を補償するために遅延回路
7,8を通し、動き情報とタイミングを合わせるように
する。
Here, the base motion information is the absolute value of the interframe difference | B-C | from the output of the ABS circuit 9, but a method of using the values of A and D is also conceivable. In the processing, the calculated absolute value of the inter-frame difference is passed through the first non-linear circuit 13, the output thereof is subjected to the vertical LPF 14 and the horizontal LPF 15, and then passed through the second non-linear circuit 16 to interpolate the information. Used to change the method. Here, the interpolated value is passed through delay circuits 7 and 8 in order to compensate for the delays of the LPFs 14 and 15, and the timing is matched with the motion information.

各部の詳細な説明を行なう。まず、第7図におけるフレ
ーム間差絶対値|B−C|を求め、これを第1及び第2
の非線形回路13,16に通すわけであるが、この第1
及び第2の非線形回路13,16は次のような考えによ
って設定される。
Detailed description of each part will be given. First, the absolute value of the inter-frame difference | B-C | in FIG. 7 is obtained, and this is calculated as the first and second values.
The non-linear circuits 13 and 16 of
The second and non-linear circuits 13 and 16 are set based on the following idea.

フレーム間差信号は静止画に関しては基本的には同一値
であるが実際にはノイズを含んでいるのでノイズレベル
に相当する極めて小さな値に対して出力が“0”となる
ような不感域にする。このレベルはノイズの量と動きに
対する感度に関係し、出力のない入力レベル域を多くと
りすぎると、空間域において変化の少ない画像が動いた
場合に出力がなくなり静止となってしまうので、入力が
“0”〜“255”レベルの場合に“0”〜“6”程度
までとする。それより高いレベルに対しては線形に近い
動作とし、入力レベルがノイズレベルに相当する値より
増加するに従ってゲインが“0”から増加し、さらに増
加した場合にはゲインが減少するような中間域にする。
更に、入力レベルがあるレベル以上では出力にリミット
をかけて一定値となるような飽和域にする。
The inter-frame difference signal basically has the same value for a still image, but actually contains noise, so that the output is "0" for an extremely small value corresponding to the noise level. To do. This level is related to the amount of noise and sensitivity to movement. If too much input level area with no output is taken, the output disappears and remains stationary when an image with little change in the spatial area moves. When the level is "0" to "255", the level is "0" to "6". For higher levels, the operation is close to linear, and the gain increases from “0” as the input level increases from the value corresponding to the noise level, and when it further increases, the gain decreases. To
Furthermore, when the input level is above a certain level, the output is limited to a saturation range where it becomes a constant value.

このように、第1及び第2の非線形回路13,16は、
不感域と中間域と飽和域とからなる特性を持つようにす
る。
Thus, the first and second nonlinear circuits 13 and 16 are
It has a characteristic consisting of a dead zone, an intermediate zone, and a saturated zone.

このような飽和域を有する特性とすることは、従来のパ
ターンマッチング回路が差信号の平均2乗誤差を求める
ために、この非線形回路において2乗特性を持たせてい
たのと大きく異なるものである。
The characteristic having such a saturation region is significantly different from the conventional pattern matching circuit having the square characteristic in this nonlinear circuit in order to obtain the mean square error of the difference signal. .

ここで、飽和域を有する特性とすることは次のような理
由による。それは、パルス性のノイズが混入した場合は
この回路を線形や2乗特性としておくと、後のLPF出
力においてその画素の周辺部分までもが動領域と見なさ
れるのを防ぐためである。
Here, the reason for having a characteristic having a saturated region is as follows. This is because, if pulsed noise is mixed in, if this circuit is made to have a linear or square characteristic, it is possible to prevent even the peripheral portion of the pixel from being regarded as a moving region in the subsequent LPF output.

一方、このことはフレーム差信号における孤立点を無視
することになるが、画像が動いた場合にフレーム差が孤
立して現われることは極めて少なく、通常、ある程度連
続して発生するので問題ない。
On the other hand, this means that an isolated point in the frame difference signal is ignored, but when the image moves, the frame difference rarely appears as an isolated image, and it usually occurs to some extent continuously, so there is no problem.

また、画像が同じように動いた場合でも、その部分の空
間的変化の程度によりフレーム差は大きく異なることに
なり、振幅が大きなときには大きな差信号が得られるも
のの、振幅が小さいと差信号も小さくなってしまう問題
に対しても、前記した飽和域を有する特性としておく
と、両者で大きな差がなくなり、動いた部分は同様な信
号として扱われることになる。さらに飽和域を有する特
性の場合、後のLPFをディジタルフィルタで実現しよ
うとしたときの演算ビット数も少なくて済み、回路が簡
単になる利点もある。
In addition, even if the image moves in the same way, the frame difference varies greatly depending on the degree of spatial change in that part, and a large difference signal is obtained when the amplitude is large, but a small difference signal is obtained when the amplitude is small. If the characteristic having the above-mentioned saturation region is set to solve the above problem, there will be no significant difference between the two, and moving parts will be treated as the same signal. Further, in the case of a characteristic having a saturation region, there is an advantage that the number of operation bits when the later LPF is attempted to be realized by a digital filter is small and the circuit is simple.

次に、LPFについてであるが、基本的には、このフィ
ルタ特性は動領域と静止領域の空間域内での変化がどの
程度の空間周波数成分を持っているかによって定められ
るべきであり、その空間周波数帯域と合った帯域とする
ことが望まれる。しかし、現実には前記の変化は画像に
よって大きく異なり、一方、2次元のディジタルフィル
タはラインディレイ回路を使う必要があるので、装置規
模の点から設計に対する自由度があまりない。
Next, regarding the LPF, basically, this filter characteristic should be determined depending on how much spatial frequency component the change in the spatial region of the moving region and the stationary region has. It is desired that the band matches the band. However, in reality, the above-mentioned change greatly differs depending on the image, while the two-dimensional digital filter requires the use of a line delay circuit, so that there is not much freedom in design from the viewpoint of the device scale.

従って、ラインディレイ回路をあまり使わずに構成でき
る例として、第4図(a)のようなものが挙げられる。
Therefore, as an example that can be constructed without using the line delay circuit much, there is one as shown in FIG. 4 (a).

第4図(a)のフィルタはできるだけ少ないラインディ
レイ回路で帯域を狭くするために、各タップの係数をす
べて同一の値としている。{なお、第4図(b)はその
レスポンス(FIR)を示す。図中、1Hは1ライ分の
遅延回路(ラインディレイ回路)である。}そのため、
特性は大きなリップルを持つものであるが、このフィル
タの特性は画像の各画素値に対して直接影響を与えるも
のではなく、補間方法の変更に使われるだけなので大き
な問題とはならない。
The filter of FIG. 4 (a) has the same coefficient for each tap in order to narrow the band with as few line delay circuits as possible. {Note that FIG. 4 (b) shows the response (FIR). In the figure, 1H is a delay circuit (line delay circuit) for one line. }for that reason,
Although the characteristic has a large ripple, the characteristic of this filter does not directly affect each pixel value of the image and is used only for changing the interpolation method, so that it does not cause a big problem.

一方、このフィルタにおけるディレイ回路は2H+5T
あるので、第1図における遅延補償及び元から存在する
ラインに対する遅延補償はその分必要になる。また、輝
度信号と色差信号の処理で輝度信号に対してのみ第1図
の処理を行なったとしても、色差信号にも遅延補償を行
なう必要がある。
On the other hand, the delay circuit in this filter is 2H + 5T
Therefore, the delay compensation in FIG. 1 and the delay compensation for the original line are necessary accordingly. Further, even if the processing of FIG. 1 is performed only on the luminance signal in the processing of the luminance signal and the color difference signal, it is necessary to perform delay compensation on the color difference signal.

このように、第4図(a)のようなFIR型のフィルタ
を用いた場合、特性的には比較的理想的なものが得られ
るものの、多くのラインディレイ回路が必要となり、回
路規模が大きくなってしまう。
As described above, when the FIR type filter as shown in FIG. 4 (a) is used, although the characteristic is relatively ideal, many line delay circuits are required and the circuit scale is large. turn into.

そこで、特性的にはやや劣るものの回路が簡単な方法と
して、垂直方向のみIIRフィルタを用いる方法が考え
られる。この例を第5図(a)に示すが、この場合、ラ
インディレイ回路はフィルタに1個必要なだけで、遅延
補償においては必要なくなる。{なお、第5図(b)は
そのレスポンス(IIR)を示す。}この場合の特性は
垂直方向に対して非対称となり、現ラインに対して上方
に動領域がある場合にはフィルタが有効に作用するもの
の、下方のみにしかない場合には作用せず、従って、動
領域の上端で誤動作が生じやすいことになる。しかし、
それ以外の部分ではFIR型フィルタを用いたのと同様
な処理となり、また水平方向のフィルタはFIR型なの
でさほど大きな遜色なく、効果が得られるものと考えら
れる。
Therefore, a method using an IIR filter only in the vertical direction is conceivable as a method of simplifying the circuit although it is slightly inferior in characteristics. This example is shown in FIG. 5 (a). In this case, only one line delay circuit is required for the filter, and it is not necessary for delay compensation. {Note that FIG. 5 (b) shows the response (IIR). } The characteristic in this case is asymmetric with respect to the vertical direction, and the filter works effectively when there is a moving region above the current line, but it does not work when there is only the moving region below the current line. Malfunctions are likely to occur at the top of the area. But,
In other parts, the same processing as that using the FIR type filter is performed, and since the horizontal filter is the FIR type, it is considered that the effect can be obtained without much difference.

一方、水平方向のLPFにおいて、ドットディレイ回路
はさほど大きな回路とはならないので、同係数のフィル
タの場合、第6図(a)のような構成で実現できる。
{なお、第6図(b)はそのレスポンスを示す。図中、
Tは1ドット分の遅延回路(ドットディレイ回路)、1
1Tは11ドット分の遅延回路である。}このフィルタ
は、一見巡回型のようであるが、非巡回型のフィルタで
あり、あるサンプル値を加算算し、一定遅延後に同一値
を減算することにより、1組の加算器と減算器によって
任意の数のタップを持つフィルタが構成できる。ここで
11タップ程度とし、垂直方向のLPFと同等な空間的
帯域を持つようにしている。
On the other hand, in the horizontal LPF, the dot delay circuit is not so large, so that the filter having the same coefficient can be realized by the configuration as shown in FIG. 6 (a).
{Note that FIG. 6 (b) shows the response. In the figure,
T is a delay circuit for one dot (dot delay circuit), 1
1T is a delay circuit for 11 dots. Although this filter seems to be a recursive type, it is a non-recursive type filter. By adding a certain sample value and subtracting the same value after a fixed delay, a pair of adder and subtractor are used. A filter with an arbitrary number of taps can be constructed. Here, it is set to about 11 taps so as to have a spatial band equivalent to that of the LPF in the vertical direction.

なお、このような構成のフィルタは、通常のものより1
個多くディレイ回路がある必要になるため、垂直方向に
関してはあまり適切な手法とは言えない。一方、水平方
向のフィルタを巡回型とすることも可能であるが、特性
の点からあまり望ましくない。
Note that a filter with such a configuration is
Since many delay circuits are required, it is not a very suitable method in the vertical direction. On the other hand, it is possible to use a recursive horizontal filter, but this is not very desirable from the viewpoint of characteristics.

このようなLPFの出力から、実際の適応処理に用いる
k(動きの情報)を求めるわけであるが、この場合、L
PFの出力がある程度以上あれば確実に画像が動いてい
ると考えられ、それ以上の値においてk=1となるよう
にする。そのレベル設定は、仮に第1の非線形回路13
を通った後の値が各画素で“0”か“255”のどちら
かであったとすると、フィルタのタップに含まれる画素
の内1/15から1/10程度が変化画素、すなわち第1の非線
形回路13の出力が“255”である場合に、完全に動
いていると見なすようにする。それより少ない場合には
中間域として処理するようにする。
From such LPF output, k (motion information) used for actual adaptive processing is obtained. In this case, L
If the output of the PF is above a certain level, it is considered that the image is moving without fail, and at a value above that, k = 1 is set. The level setting is based on the assumption that the first nonlinear circuit 13
If the value after passing through each pixel is either “0” or “255”, about 1/15 to 1/10 of the pixels included in the filter tap are changed pixels, that is, the first pixel. When the output of the non-linear circuit 13 is "255", it is considered to be completely moving. If it is less than that, it is processed as an intermediate area.

また、LPFの出力が微小な場合に、その出力を“0”
とする不感域を持つ非線形回路をLPFの後段に設ける
ことにより、ノイズや画像の微小振動で生じる画像の動
きではないフレーム間差の影響を受け難く、実際には静
止処理とすべき所で動領域と見なされる誤検出を防ぐこ
とができる。このような特性を持たせるため、LPFの
後段の第2の非線形回路16の特性(第3図)の形は第
1の非線形回路13の特性(第2図)の形と同様とな
り、入力と出力のレベル設定のみが異なっている。
When the output of LPF is very small, the output is set to "0".
By providing a non-linear circuit having a dead zone at the latter stage of the LPF, it is difficult to be affected by the difference between frames, which is not the motion of the image caused by noise or minute vibration of the image, and the motion is actually performed in a place where still processing should be performed. It is possible to prevent erroneous detection that is regarded as a region. In order to have such a characteristic, the shape of the characteristic (FIG. 3) of the second non-linear circuit 16 in the latter stage of the LPF becomes the same as that of the characteristic of the first non-linear circuit 13 (FIG. 2). Only the output level setting is different.

以上のような処理により得られたk(動きの情報により
(1)に従って補間ラインを形成する。
K obtained by the above processing (depending on the motion information
An interpolation line is formed according to (1).

(発明の効果) 以上の如く、本発明の順次走査補間装置によれば、従来
のフレーム間差を用いた動き適応形走査線方式と比較し
て、高い空間周波数成分を持つ画像や線状の画像が動い
た場合に生じる補間エラーを大幅に軽減でき、これによ
り、動画像に対する画質が改善され、動きが適応処理が
より完全に近い動作となり、特に、ローパスフィルタ
(LPF)の前後にそれぞれ不感域及び飽和域を持つ非
線形回路を設けているので、ノイズや画像の微小振動に
よる誤検出を防ぐことができ、また、巡回型のフィルタ
を用いた場合、回路構成の増加もわずかであり、回路実
現性も高いといった特長を有する。
(Effects of the Invention) As described above, according to the progressive scanning interpolating apparatus of the present invention, as compared with the conventional motion adaptive scanning line system using the inter-frame difference, an image or a linear image having a high spatial frequency component can be obtained. Interpolation errors that occur when the image moves can be greatly reduced, which improves the image quality for the moving image and makes the movement of the adaptive processing more nearly perfect, especially when the image is insensitive before and after the low-pass filter (LPF). Since a non-linear circuit having a saturation region and a saturation region is provided, it is possible to prevent erroneous detection due to noise and minute image vibration, and when a recursive filter is used, the circuit configuration is only slightly increased. It has the feature of high feasibility.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明になる順次走査補間装置の一実施例の構
成を示す図、第2図及び第3図は本発明装置の一実施例
を構成する非線形回路の特性図、第4図〜第6図はLP
Fの構成とレスポンスを示す図、第7図は従来の補間方
法を説明するための図、第8図は従来の誤り補間例を示
す図、第9図は動き検出の様子を示す図である。 1,4……262Hディレイ回路 2……1Hディレイ回路、3,5……加算器、 6,10……減算器、7,8……遅延回路、 9……絶対値(ABS)回路、11……混合回路、 12……掛算器、13……第1の非線形回路、 14……垂直ローパスフィルタ(LPF)、 15……水平ローパスフィルタ(LPF)、 16……第2の非線形回路。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of a progressive scan interpolation device according to the present invention, FIGS. 2 and 3 are characteristic diagrams of a non-linear circuit constituting an embodiment of the device of the present invention, and FIGS. Figure 6 shows LP
FIG. 7 is a diagram showing the structure and response of F, FIG. 7 is a diagram for explaining a conventional interpolation method, FIG. 8 is a diagram showing a conventional error interpolation example, and FIG. 9 is a diagram showing a state of motion detection. . 1,4 ... 262H delay circuit 2 ... 1H delay circuit, 3,5 ... adder, 6,10 ... subtractor, 7,8 ... delay circuit, 9 ... absolute value (ABS) circuit, 11 ... mixed circuit, 12 ... multiplier, 13 ... first nonlinear circuit, 14 ... vertical low-pass filter (LPF), 15 ... horizontal low-pass filter (LPF), 16 ... second nonlinear circuit.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】テレビジョン信号を飛越し走査から順次走
査に変換するために、補間するラインを形成する順次走
査補間装置において、 補間するラインの周辺のフィールド又はフレーム間の画
素値の差をとり絶対値化する絶対値回路と、 この絶対値回路の出力が入力され、この入力レベルが
“0”からノイズレベルに相当する値まで出力が“0”
となる不感域と、入力ノイズがノイズレベルに相当する
値より増加するに従ってゲインが“0”から増加し、さ
らに増加した場合にはゲインが減少する中間域と、入力
レベルがあるレベル以上で出力が一定値となる飽和域と
からなる特性を持つ第1の非線形回路と、 この第1の非線形回路を通した出力の垂直方向成分に対
するローパスフィルタ及び水平方向成分に対するローパ
スフィルタと、 これらローパスフィルタを通した出力が入力され、前記
第1の非線形回路と同様な不感域と中間域と飽和域とか
らなる特性を持つ第2の非線形回路と、 この第2の非線形回路を通した信号によって、補間する
ラインと同一フィールド内の上下のラインより形成され
る補間信号と前後のフィールドより形成される補間信号
をそれぞれの割合を変えて混合する混合回路とよりな
り、 前記混合回路の出力より補間信号を得ることを特徴とし
た順次走査補間装置。
1. A progressive scanning interpolating device for forming a line to be interpolated in order to convert a television signal from interlaced scanning to progressive scanning, by taking a difference in pixel value between fields or frames around the line to be interpolated. Absolute value circuit to make absolute value and the output of this absolute value circuit are input, and the output is "0" from the input level "0" to the value corresponding to the noise level.
The dead zone which becomes, the gain increases from “0” as the input noise increases from the value corresponding to the noise level, and the gain decreases when it further increases, and the input level outputs at a certain level or higher. A first non-linear circuit having a characteristic consisting of a saturation region in which is a constant value, a low-pass filter for the vertical component and a low-pass filter for the horizontal component of the output through this first non-linear circuit, and these low-pass filters A second non-linear circuit, to which the output that has passed through is input, and which has the same characteristics as the first non-linear circuit, including the dead zone, the intermediate zone, and the saturation zone, and the signal that has passed through the second non-linear circuit, The interpolated signal formed by the upper and lower lines in the same field as the line to be processed and the interpolated signal formed by the preceding and following fields are mixed at different ratios. Mixing circuit and becomes more to sequentially scan interpolation apparatus and obtaining an interpolation signal from the output of the mixing circuit.
【請求項2】垂直方向成分に対するローパスフィルタ,
水平方向成分に対するローパスフィルタは、巡回型ディ
ジタルフィルタによってそれぞれ構成されるものである
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の順次走査
補間装置。
2. A low-pass filter for a vertical component,
The progressive scan interpolation apparatus according to claim 1, wherein the low-pass filters for the horizontal direction component are each constituted by a recursive digital filter.
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