JPH0832025B2 - 動き摘応型信号処理回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、テレビジョン信号の信号処理回路に関する
ものであり、更に詳しくは、走査方式としてインタレー
ス走査方式をとるテレビジョン信号（インタレース走査
信号）に、該インタレース走査信号から作成された補間
信号を加えて順次走査信号を作成するための信号処理回
路に関するものである。

〔発明の背景〕

近年、開発が進められているディジタルテレビなどで
は、受信側において、インタレース走査信号を順次走査
信号に変換して表示するシステムが、画面のフリッカを
防止できる都合上、採用される傾向にある。

このような事情で、テレビジョン信号をインタレース
走査信号から順次走査信号に変換する信号処理回路が要
求されるが、かかる信号処理回路においては、１フィー
ルド分262.5本の走査線の走査線間を補間して525本の走
査線をもつ順次走査信号を作成する都合上、補間信号作
成用の補間回路が用いられる。

補間回路には、良く知られているように、画像が静止
画である場合に、フリッカがなく、良好な解像度が得ら
れるので用いられるフィールド間補間回路（当該フィー
ルド内の補間信号を、他のフィールドにある走査信号を
用いて作成する回路）と、画像が動画である場合に、２
重像などの乱れが発生しないので用いられるフィールド
内補間回路（当該フィールド内の補間信号を、当該フィ
ールド内の走査信号を用いて作成する回路）とがある。

つまりフィールド間補間回路は静止画に適し、フィー
ルド内補間回路は動画に適しているわけで、これを誤っ
て静止画に対しフィールド内補間回路を用いると、フリ
ッカが発生したり、解像度が劣化し、他方、動画に対し
てフィールド間補間回路を用いると、２重像が発生する
など、画像が劣化する。

そこで従来、１フレームの間隔を置いて取り出した二
つの走査信号を比較して得たフレーム間差信号から画像
が動いているか否か（動画であるか否か）を調べ、動画
であるならばフィールド内補間回路を用い、静止画であ
るならばフィールド間補間回路を用いるという技術思想
が提案されている。

例えば特開昭58−205377号公報においては、フレーム
間差信号を基に画像の動き量を検出し、この動き量によ
って補間回路としての補間フィルタの特性を変化させる
ようにしている。

この方法は、検出した画像の動き量に基づき、もし動
き量が小さいならば主にフィールド間補間を行って得た
信号を用い、また動き量が大きいならば主にフィールド
内補間を行って得た信号を用いるようにすることによ
り、静止画，動画のいずれに対しても劣化の少ない順次
走査信号を用いることができるものである。

しかし、前記画像の動き量をフレーム間差信号を基に
して求めているために、速い動きについては正確な動き
検出を行うことができず、そのために動画像を静止画像
と誤判断してフィールド間補間を行ってしまい、画像が
２重像となったり、粗い走査線構造が見えるといった劣
化を生じることがあった。

例えば第２図に示すように、物体の像Ｊが画面Ｐの上
から下に向かって動いたとき、縦軸を画面の垂直方向
に、横軸を時間軸にとって、インタレース走査を行って
いる走査線を用いて物体像の動きを表わすと、第３図の
ようになる。

第３図において丸印は走査線ｌ（断面図）を示す。第
Ｍフィールドの三角印で示す補間走査線を作成すると
き、動画像であるので本来はフィールド内補間を行う必
要があるが、第３図から明らかなように、フレーム間差
信号として、第（Ｍ−１）フィールドにおける走査線l
_M-1と第２（Ｍ＋１）フィールドにおける走査線l_M+1と
の差をとると、両走査線の情報は同じなので差は零とな
り、従ってかかるフレーム間差信号からは三角印の位置
の動きは検出できない。したがって、動画像に対して静
止画処理であるフィールド間補間を行ってしまい、前記
の劣化を生じてしまうことになる。

また、細かい絵柄に対しては、比較的ゆっくりした動
きでも同様に動きの誤検出を生じることがある。

上記問題に対して前記公知例においては、検出した動
き量にLPF（ローパスフィルタ）処理を施すなどして上
記動き量の検出ミスを防ぐようにしている。

例えば第４図（ａ）に示すように物体像Ｊが動いたと
きは、フレーム間差信号をとって検出される動き量は第
４図（ｂ）の如くであるが、これだと動き量零の範囲が
存在し、誤検出となるので、補正のための処理を行な
い、補正後の動き量として第４図（ｃ）に示すものを得
ている。

しかし、この方法では絵柄によっては同様なパターン
の動き量を生じ、静止画に対して動画処理を行なってし
まうために、解像度が低下したりフリッカを生じたりす
る可能性があった。

例えば第５図（ａ）に示すような、２本の枠W₁，W₂が
ゆっくり動いた場合、検出する動き量は第４図（ｂ）と
同様となり、従って補正後の動き量も第４図（ｃ）と同
様になるので、枠の間の信号Ｓに対しては静止画である
にもかかわらず動画処理を行ってしまうことになる。

また、どれくらいの速さの動きまで検出ミスを防止で
きるかは、回路の定数によりあらかじめ設定されてしま
う。したがって、これを越える速さの動きに対しては効
果を生じない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上述したような従来技術の問題点を
除去し、動きの速い画像や絵柄の細かな画像に対して
も、誤りのない動き量判定を行って、正しく走査線補間
を行うことのできる動き適応型信号処理回路を提供する
ことにある。

〔発明の概要〕

上記目的達成のため、本発明では、インタレース走査
のテレビジョン信号から静止画用のフィールド間補間走
査線信号を作成する第１の補間手段と、インタレース走
査のテレビジョン信号から動画用のフィールド間補間走
査線信号を作成する第２の補間手段と、前記フィールド
間補間走査線信号と前記フィールド内補間走査線信号と
を合成する走査線信号合成手段と、を持ち、 前記インタレース走査のテレビジョン信号と前記走査
線信号合成手段により合成された補間走査線信号とから
順次走査信号を作成する動き適応型信号処理回路におい
て、 前記インタレース走査テレビジョン信号のフレーム間
差信号を基にして、前記テレビジョン信号により表され
る画像の動きの有無を検出し、動き情報として出力する
動き情報検出手段と、 後記動き出力合成手段からの動き検出出力を分岐して
取込み、（１フィールド−0.5H）期間及び（１フィール
ド＋0.5H）期間それぞれ遅延させた後、両者を合成し、
この合成出力に予め定めた減衰係数を乗算して出力する
減衰手段と、 前記動き情報検出手段からの動き情報と前記減衰遅延
手段からの出力とを取込み、合成して前記動き検出出力
として出力する前記動き出力合成手段と、 を具備し、前記動き出力合成手段からの動き検出出力
により前記走査線信号合成手段における合成を制御する
こととした。

その結果、本発明による動き適応型信号処理回路で
は、いったん検出した動き情報を、引き続く数フィール
ド期間保持することが可能となる。これは逆に考える
と、当該フィールド以前の数フィールドにわたって検出
した動き情報を、当該フィールドの判定時に参照するこ
とが可能になるということである。

〔発明の実施例〕

第１図は、本発明の一実施例を理解するための、その
前提となる動き適応型信号処理回路を示すブロック図で
ある。

第１図において、1,2はそれぞれ第1,第２のフィール
ドメモリ（１フィールドは正確には262.5Hであるが、こ
こでは便宜上、262Hと263Hで表わしている）、３は第１
のラインメモリ、4,5はそれぞれ第1,第２の加算回路
（平均値をとる平均値化回路）、６は混合回路、７は減
算回路、８は絶対値器、９はフレーム間差信号・動き量
変換器、10は第３のフィールドメモリ、11は第２のライ
ンメモリ（なお、フィールドメモリ10は262Hとして構成
しているので、これにラインメモリ11の1H分を付加する
ことで、263Hの遅延出力を得ることを企図している）、
12は最大値器、13,14はそれぞれ第1,第２の時間軸圧縮
回路、15はスイッチ、16は動き検出回路、である。

直列接続した第1,第２のフィールドメモリ1,2のう
ち、第１のメモリ１の入力端と第２のメモリ２の出力端
からは、画面の同一位置を１フレーム期間離れて走査す
る２つの信号が得られる。この両信号のフレーム間差信
号を減算回路７により求め、絶対値器８を介して取出し
たフレーム間差信号の絶対値をフレーム間差信号・動き
量変換器９に入力して動き量を検出する。

ここで、フレーム間差信号・動き量変換器９に入力す
るフレーム間差信号の絶対値は、入力したテレビジョン
信号が８ビットで量子化されているならば、同様に８ビ
ットとなる。これに対し出力の動き量は例えば３ビット
とすれば、後述する混合回路６の混合比を８段階に制御
することができ、静止画と動画の切換えを十分滑らかに
行うことが可能となる。

フレーム間差信号・動き量変換器９から出力した動き
量を、第３のフィールドメモリ10及び第２のラインメモ
リ11によって略１フィールド期間遅延して得た２つの信
号と、遅延していない前記動き量とを３つともに最大値
器12に入力することで、補間走査線の位置の動き量及び
その上下の走査線の位置（先に説明した第６図を参照さ
れたい）の動き量の最大値を求める。

なお、この第３のフィールドメモリ10及び第２のライ
ンメモリ11のメモリ容量は、前述したように動き量は３
ビット程度で表現すればよいので、テレビジョン信号を
遅延するための第１または第２のフィールドメモリ1,2
及び第１のラインメモリ３のそれぞれ半分以下の容量で
よい。

混合回路６は、第１の加算回路（平均値化回路）４か
ら出力される動画用のフィールド内補間信号と、第２の
加算回路（平均値化回路）５から出力される静止画用の
フィールド間補間信号との混合比を、最大値器12の出力
により制御して出力する。

こうして得た補間走査線信号と、現在のフィールドの
走査線信号をそれぞれ第1,第２の時間軸圧縮回路13,14
に入力して時間軸を1/2に圧縮した後、スイッチ15を順
次走査の１走査期間毎に切換えて前記２つの走査線信号
を交互に出力することにより、出力に順次走査の信号を
得るようにする。

本回路によれば、画像の動きを検出するにあたり、補
間走査線を作成するのに用いるすべての画素についての
動きを求めており、正確な動き検出を行うことができ
る。この場合でも、１フィールド期間過去に検出すべき
動き量を求めるにあたり、画像信号を１フィールド期間
遅延するのではなく、検出した動き量そのものを１フィ
ールド期間遅延するようにしている。したがって、前述
したように動き量は３ビット程度あれば十分であるの
で、必要なメモリ容量を軽減することができる。

第７図は本発明の一実施例の要部を示すブロック図で
ある。

同図は、要するに、第１図中破線部内の動き検出回路
16の、本発明による場合の具体的回路例を示している。
第７図において、17,19はそれぞれ第1,第２の最大値
器、18は係数α（α＜１）の掛算器、他は第１図におけ
るのと同じである。

本実施例においては、混合回路６を制御する動き量出
力を略１フィールド期間遅延した後に（正確に云えば、
フィールドメモリ10によって262H時間遅延させた出力
と、更にラインメモリ11を介して1H、つまり合計で263H
期間遅延させた出力とのうち最大値を最大値器17によっ
て出力させた後に）掛算器18によりα倍（α＜１）し、
このα倍した１フィールド期間過去の動き検出回路出力
と、現在検出した動き量出力とのうちの大きい方を最大
値器19により求めて改めて動き検出回路出力としてい
る。

本実施例によれば、一度動きを検出したならば、次の
フィールドから検出する動き量出力が零となっても、毎
フィールドα倍（α＜１）されつつ数フィールド期間、
動き量を接続することができる。これにより、例えばノ
イズなどの影響で静止画と動画とが頻繁に切換わるため
に不自然な画像となるような場合、これを軽減できる。

本発明による動き適応型走査線補間処理をカラーテレ
ビジョン信号に対して行う場合には次のようにする。

まず、輝度信号と２つの色差信号が時間軸圧縮された
後に時間軸多重された、TCI信号型式のカラーテレビジ
ョン信号であるならば、白黒テレビジョン信号に対して
行うと同様に、第１図及び第７図を用いて説明した実施
例により順次走査の信号に変換することができる。この
後、時間軸を伸張した後にRGB3原色に変換して表示する
ようにする。

以上のように、TCI信号に対しては、輝度信号、色差
信号に対して同一の回路で処理できるので、回路規模を
少なくすることができる。

次に、NTSC方式のように輝度信号Ｙと色差信号Ｃが周
波数多重されたカラーテレビジョン信号のときは、Y/C
分離を行った後、Y,Cそれぞれに対して本発明による信
号処理を行うようにする。

この場合の実施例を第８図に示す。第８図において、
20,21,22はそれぞれ第１図及び第７図を参照して説明し
た本発明の実施例と同じ回路構成の走査線補間回路（信
号処理回路）である。

本実施例では分離した後の輝度信号及び２つの色差信
号それぞれに対して独立に、前に第１図及び第７図を用
いて説明したのと同じ処理を行っているだけであり、特
に詳しい回路動作の説明は必要ないであろう。

なお、色差信号については輝度信号より必要周波数帯
域が狭く、したがって標本化周波数も一般に輝度信号の
標本化周波数に対して1/4程度で済む。

したがって本実施例では、色差信号用の走査線補間回
路21,22は輝度信号用走査線補間回路20と比較して動作
周波数を低くすることができ、回路を容易に実現でき
る。また、必要なメモリ容量も、２つの色差信号それぞ
れについて輝度信号の1/4程度でよく、メモリ容量を少
なくできる。

また、分離後のY/CをRGB3原色に変換した後、本発明
による信号処理を行うならば、まったく同一構成の回路
を用いるだけでよい。この場合の実施例を第９図に示
す。第９図において、23,24,25は第１図及び第７図を参
照して説明した本発明の実施例と同じ構成の走査線補間
回路（信号処理回路）である。

本実施例では、走査線補間回路23,24,25にまったく同
一の回路を用いているので、全体としてシステム構成を
簡単にすることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、適応型信号処理回路において、約１
フィールド容量という少ないメモリ容量で、当該フィー
ルド以前の複数フィールドにわたって検出した動き情報
を、当該フィールドに参照することができるので、動き
の速い画像や絵柄の細かな画像が動いた場合に対して
も、動きの検出もれのない正確な動き検出ができる。し
たがって、静止画・動画のそれぞれに適切な走査線補間
が可能となり、画像の劣化のない高画質な動き応答型イ
ンタレース・順次走査変換処理回路を実現することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の前提となる回路を示すブロ
ック図、第２図は落下する物体像を示す説明図、第３図
は画像の動きを誤検出する様子を示す説明図、第４図は
動きの誤検出を防止する従来例による方法を示す説明
図、第５図は従来例による方法の問題点を示す説明図、
第６図は本発明による動き検出の概念を示す説明図、第
７図は本発明の一実施例の要部を示すブロック図、第８
図、第９図はそれぞれ、本発明の他の実施例を示すブロ
ック図、である。 符号説明 1,2…フィールドメモリ、３…ラインメモリ、4,5…加算
回路（平均値化回路）、６…混合回路、７…減算回路、
８…絶対値器、９…フレーム間差信号・動き量変換器、
10,34…動き量用フィールドメモリ、11,35…動き量用ラ
インメモリ、12,17,19,26,33…最大値器、13,14…時間
軸圧縮回路、15…スイッチ、16…動き検出回路、18…掛
算器、20,21,22,23,24,25…走査線補間回路（信号処理
回路）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 勝又 賢治 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所家電研究所内 (72)発明者 堀内 直 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所家電研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−27287（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−134515（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インタレース走査のテレビジョン信号から
   静止画用のフィールド間補間走査線信号を作成する第１
   の補間手段と、インタレース走査のテレビジョン信号か
   ら動画用のフィールド内補間走査線信号を作成する第２
   の補間手段と、前記フィールド間補間走査線信号と前記
   フィールド内補間走査線信号とを合成する走査線信号合
   成手段と、を持ち、 前記インタレース走査のテレビジョン信号と前記走査線
   信号合成手段により合成された補間走査線信号とから順
   次走査信号を作成する信号処理回路において、 前記インタレース走査テレビジョン信号のフレーム間差
   信号を基にして、前記テレビジョン信号により表される
   画像の動きの有無を検出し、動き情報として出力する動
   き情報検出手段と、 後記動き出力合成手段からの動き検出出力を分岐して取
   込み（１フィールド−0.5H）期間及び（１フィールド＋
   0.5H）期間それぞれ遅延させた後、両者を合成し、この
   合成出力に予め定めた減衰係数を乗算して出力する減衰
   遅延手段と、 前記動き情報検出手段からの動き情報と前記減衰遅延手
   段からの出力とを取込み、合成して前記動き検出出力と
   して出力する前記動き出力合成手段と、 を具備し、前記動き出力合成手段からの動き検出出力に
   より前記走査線信号合成手段における合成を制御するこ
   とを特徴とする動き適応型信号処理回路（但し1Hは１水
   平走査期間を示す。）