JPH0683436B2

JPH0683436B2 - 動きベクトル検出方法

Info

Publication number: JPH0683436B2
Application number: JP60165074A
Authority: JP
Inventors: 忠男藤田; 賢治高梨; 邦男松本; 豊田中; 俊郎大村; 泰市郎栗田; 吉道大塚; 台次西澤; 佑一二宮
Original assignee: Nippon Hoso Kyokai NHK; Sony Corp
Current assignee: Sony Corp; Japan Broadcasting Corp
Priority date: 1985-07-26
Filing date: 1985-07-26
Publication date: 1994-10-19
Anticipated expiration: 2009-10-19
Also published as: JPS6225590A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、例えばテレビジョンの方式変換におけるフ
ィールド数変換処理に適用されるテレビジョン信号の動
き量を検出する動きベクトル検出方法にする。

〔発明の概要〕

この発明は、テレビジョン信号を多数の検出域に分割
し、検出域毎に代表点を定め、対応する２フィールドの
代表点と検出域内の各画素との差の絶対値を求め、この
差の絶対値を集計し、絶対値集計データの中で最小値を
動きベクトルとして検出する所謂ブロックマッチングを
用いた代表点方式の動きベクトル検出方法において、垂
直方向に隣接する２個の検出域の一方の代表点の位置と
その他方の代表点の位置とを水平方向に所定量ずらすこ
とにより、縦縞のような絵柄の動きベクトルの検出を正
確に行えるようにしたものである。

〔従来の技術〕テレビジョン画像の動き検出の一つの方法として、テレ
ビジョン画像を多数のブロック状の検出域に分割し、前
フレームと現フレームとの間の対応する検出域同士のマ
ッチング判定を行うことにより、動きを検出をするブロ
ックマッチング方式が知られている。このブロックマッ
チング方式の中で、ハードウェアの簡略化、処理時間の
短縮化が可能な代表点方式がある。

従来のブロックマッチングを用いた代表点方式の動きベ
クトル検出方法は、第４図に示すように、碁盤の目のよ
うに、検出域を定め、各検出域の中央位置を代表点とし
ていた。即ち、検出域の大きさを（Ｘ画素×Ｙライン）
とすると、代表点が（Ｘ×２）及び（Ｙ×２）で表され
る中央位置とされ、この代表点を結ぶ線が破線で示すよ
うに、格子状とされていた。第４図に示す例では、水平
方向の代表点の間隔がＸとなる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の動きベクトル検出方法は、各検出域の代表点が縦
方向に整列しているので、細かい縦縞のような空間周波
数が高く、且つ自然に存在する絵柄の動きを検出できな
い場合が生じる。つまり、縦縞の前フレームにおける位
置と現フレームにおける位置とが見かけ上、一致するよ
うな動きは、検出できず、動きベクトルがゼロベクトル
となる誤動作が生じる。

従って、この発明の目的は、細かい縦縞のような絵柄の
画像の場合でも、動きベクトルを正確に検出することが
できる動きベクトル検出方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、同一フィールド内の複数の画素によって形
成される２次元の検出域と、検出域ごとの代表点が定め
られ、対応する２フィールドの一方のフィールドの代表
点とその他方のフィールドの検出域内の各画素との差が
算出され、差の絶対値が集計された絶対値集計データの
中で、最小値を検出し、この最小値を動きベクトルとし
て検出する動きベクトル検出方法において、垂直方向に隣接する２個の検出域の一方の代表点の位置
とその他方の代表点の位置とを水平方向に所定量ずらし
たことを特徴とする動きベクトル検出方法である。

〔作用〕

各検出域の代表点が垂直方向に整列していないので、縦
縞のような画像の場合の動きベクトルの検出効果を増大
させることができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。第１図は、この発明を実施するのに使用できるブ
ロックマッチングを用いた代表点方式の動きベクトル検
出回路の一例を示す。入力端子１からのディジタルビデ
オ信号が減算回路２及び代表点選択回路３に供給され、
選択された代表点が代表点メモリ４に記憶される。減算
回路２により、代表点メモリ４から読み出された前フレ
ームの代表点と入力される現フレームの各画素とが検出
域毎に減算される。この減算回路２からのフレーム差デ
ータΔＦが変換回路５によって、絶対値フレーム差デー
タ｜ΔF|に変換される。このデータ｜ΔF|が集計回路６
に供給され、１フィールドの全てのデータ｜ΔF|が検出
域の各画素ごとに累積されて、フレーム差集計データΣ
｜ΔF|が求められる。最小値検出回路７は、フレーム差
集計データΣ｜ΔF|の中で、最小値を検出し、この最小
値の位置を動きベクトルとして出力端子８に出力する。

第１図に示す動きベクトル検出回路の改良された構成と
して、検出域内のフレーム差データΔＦの最小点の位置
を求め、この最小点の位置が小さなベクトルの場合に
は、そのフレーム差データΔＦを集計の対象としない構
成、又は画素同士のフレーム差を求め、このフレーム差
が小さい場合には、そのフレーム差データΔＦを集計の
対象としない構成がある。これらの構成は、明確な変化
が激しい背景によって、動きベクトルがゼロベクトルに
なることを防止できる。この発明は、これらの改良され
た構成の動きベクトル検出回路に対しても適用できる。

この発明の一実施例では、第２図に示すように垂直方向
に隣接する２つの検出域の一方の代表点の位置と他方の
代表点の位置とが水平方向に1/2xずれるように、代表点
選択回路３が代表点の位置を選択する。ｘは、代表点の
水平方向の間隔である。各代表点を中心として、Ｘ画素
及びＹラインの検出域が設定される。このように代表点
を定めることにより、各検出域が市松模様状に配列され
る。

第２図に示す例では、（Ｘ＝ｘ）の関係にある。しか
し、検出能力を上げるために、検出域を互いに重なり合
うようにしても良い。また、１フィールドを４分割し、
分割された各領域ごとに動きベクトルを検出し、４個の
動きベクトルを判定して、１フィールドの動きベクトル
を求めるようにしても良い。

上述のように、この発明では、代表点の位置を垂直方向
に整列させないので、縦縞のような空間周波数が高い絵
柄の動きの検出能力を向上することができる。

この発明は、（1125ライン/60フィールド）の高品位テ
レビジョン方式所謂HD方式を（625ライン/50フィール
ド）のPAL方式に変換する場合のフィールド数変換に適
用することができる。第３図は、この（HD→PAL）方式
変換装置の全体の構成を示す。

第３図において、11で示す入力端子に高品位テレビジョ
ン信号中の輝度信号が供給され、この輝度信号がローパ
スフィルタ12を介してA/Dコンバータ13に供給される。A
/Dコンバータ13からのディジタル輝度信号が前処理回路
14に供給される。この前処理回路14は、ライン数の変換
及びノンインターレス化の処理を行う。

ライン数は、1125本から625本に例えばディジタル周波
数変換の技術を用いて変換される。また、高品位テレビ
ジョン信号の１フィールドの映像からライン数の和が62
5本の第１フィールドの映像及び第２フィールドの映像
が同時に形成される。この第２フィールドの映像は第１
フィールドの映像を、0.5ラインオフセットしたもので
ある。従って、前処理回路14からは、（625ライン/60フ
レーム）の第１フィールドのみからなるディジタルビデ
オ信号と、（625ライン/60フレーム）の第２フィールド
のみからなるディジタルビデオ信号とが得られる。動き
ベクトルの検出は、第１フィールドのビデオ信号を用い
て行われ、フィールド数の変換処理は、第１フィールド
及び第２フィールドの各々について別個に処理される。
前処理回路14において、上述のノンインターレース化を
行うことにより、動きベクトルの検出を1/60秒毎に行う
ことにより検出精度を向上でき、補間信号の形成が容易
となる。

15がこの発明を適用できる動きベクトル検出回路を示
し、この動きベクトル検出回路15に第１フィールドのデ
ィジタルビデオ信号が供給される。また、第１フィール
ドに関するフィールド数変換回路21と第２フィールドに
関するフィールド数変換回路22とが設けられており、検
出された動きベクトルがこれらのフィールド数変換回路
21及び22に供給される。

動きベクトル検出回路15は、検出域ごとに前フィールド
の代表点と現フィールドの画素との差（フィールド差デ
ータ）を算出し、このフィールド差データの絶対値を集
計し、フィールド差集計データを発生し、フィールド差
集計データの最小値を検出する構成のものである。この
動きベクトル検出回路15は、前述のように、垂直方向で
隣接する検出域の一方の代表点と他方の代表点との位置
が所定量（ｘ×２）ずらされている。

また、フィールド数変換回路21からは、（625ライン/50
フレーム）の第１フィールドのディジタルビデオ信号が
出力され、フィールド数変換回路22からは、（625ライ
ン/50フレーム）の第２フィールドのディジタルビデオ
信号が出力される。これらのフィールド数変換回路21及
び22の出力信号がスイッチ回路31に供給される。スイッ
チ回路31には、図示せずも、1/50秒毎に反転する制御信
号が供給され、スイッチ回路31の出力には、（625ライ
ン/50フィールド）のディジタル輝度信号が取り出され
る。

このディジタル輝度信号がD/Aコンバータ32に供給され
る。D/Aコンバータ32の出力信号がローパスフィルタ33
を介されてPALカラーエンコーダ34に供給される。輝度
信号Ｙと同様にライン数の変換及びフィールド数の変換
の処理がなされた赤の色差信号Ｒ−Ｙ及び青の色差信号
Ｂ−ＹがPALカラーエンコーダ34に供給される。従っ
て、PALカラーエンコーダ34の出力端子35にPAL方式の複
合カラーテレビジョン信号が得られる。出力端子35に
は、PAL方式のカラーテレビジョン受像機が接続され
る。

フィールド数変換回路21は、フィールドメモリ23と動き
補正回路24と直線近似回路25とスイッチ回路26と誤処理
検出回路27とメモリ28とにより構成される。フィールド
数変換回路22は、フィールド数変換回路21と同様の構成
とされている。

フィールドメモリ23からの前フィールドのディジタルビ
デオ信号と入力された現フィールドのディジタルビデオ
信号の両者が動き補正回路24,直線近似回路25及び誤処
理検出回路27に供給される。動き補正回路24の出力信号
及び直線近似回路25の出力信号の一方がスイッチ回路26
により選択される。スイッチ回路26は、誤処理検出回路
27の検出出力によって制御され、より正しい処理がなさ
れた側の補正出力が選択される。誤処理検出回路27に
は、動き補正回路24において形成された前フィールドの
映像をシフトした信号と現フィールドの映像をシフトし
た信号との両者が供給される。更に、スイッチ回路26の
出力が供給されるメモリ28は、時間軸伸長のためのもの
である。

動き補正回路24は、連続する６枚の第１フィールドの画
像を５枚の画像に変換するもので、動きベクトル検出回
路15により検出された動きベクトルを用いて、画像シフ
トの処理を行う。動きを加味することにより、単なる間
引き処理と異なり、変換後の画像の動きが不自然となら
ない。

直線近似回路25は、連続する２フィールドの画像の夫々
に所定の重み係数を乗算し、乗算出力を加算する補間回
路である。この直線近似回路25は、動き部分に関して
は、像が二重になったり、ぼける問題が生じるが、静止
部分については、直線近似の方が動き補正に比して良
い。

誤処理検出回路27は、前フィールドの画像と現フィール
ドの画像とのフィールド差ΔFL並びに前フィールドの画
像を所定量シフトした画像と現フィールドの画像を逆方
向に所定量シフトした画像との差Δｆとを検出し、この
差信号ΔFLとΔｆとの大きさを比較し、比較出力を検出
域ごとに多数決判定する構成である。つまり、（ΔFL＞
Δｆ）の関係にある画素については、動き補正処理が正
しいものと判定され、（ΔFL＜Δｆ）の関係にある画素
については、動き補正処理が正しくないと判定され、１
個の検出域内の全画素に関して、何れの関係にある画素
が多数であるか判定される。この判定の結果によってス
イッチ回路26が制御される。

更に、動き補正回路24は、現フィールドの画像を所定量
シフトした画像と前フィールドの画像を逆方向に所定量
シフトした画像との両者を用いる構成としても良い。

なお、この発明は、テレビジョン信号の方式変換装置以
外に高能率符号化装置，高品位テレビジョン信号の帯域
圧縮伝送装置の動き補正装置等に適用することができ
る。

〔発明の効果〕

この発明に依れば、ブロックマッチングを用いた代表点
方式の動き検出方法において、代表点の位置を縦方向に
整列させないで、上下の検出域の一方の検出域の代表点
と他方の検出域の代表点とが水平方向に所定量ずらされ
ているので、細かい縦縞の動き検出を正確に行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施に使用できる動きベクトル検
出回路の一例のブロック図、第２図はこの発明の一実施
例の説明に用いる略線図、第３図はこの発明を適用でき
る方式変換装置のブロック図、第４図は従来の動きベク
トル検出方法の説明に用いる略線図である。図面における主要な符号の説明 1:入力端子,2:減算回路,3:代表点選択回路,6:集計回路,
7:最小値検出回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松本邦男東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者田中豊東京都世田谷区砧１丁目10番11号日本放送協会放送技術研究所内 (72)発明者大村俊郎東京都世田谷区砧１丁目10番11号日本放送協会放送技術研究所内 (72)発明者栗田泰市郎東京都世田谷区砧１丁目10番11号日本放送協会放送技術研究所内 (72)発明者大塚吉道東京都世田谷区砧１丁目10番11号日本放送協会放送技術研究所内 (72)発明者西澤台次東京都世田谷区砧１丁目10番11号日本放送協会放送技術研究所内 (72)発明者二宮佑一東京都世田谷区砧１丁目10番11号日本放送協会放送技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】同一フィールド内の複数の画素によって形
成される２次元の検出域と、上記検出域ごとの代表点が
定められ、対応する２フィールドの一方のフィールドの
上記代表点とその他方のフィールドの上記検出域内の各
画素との差が算出され、上記差の絶対値が集計された絶
対値集計データの中で、最小値を検出し、この最小値を
動きベクトルとして検出する動きベクトル検出方法にお
いて、垂直方向に隣接する２個の上記検出域の一方の上記代表
点の位置とその他方の上記代表点の位置とを水平方向に
所定量ずらしたことを特徴とする動きベクトル検出方
法。