(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
テレビジョン信号を所定の画素数と所定のライン数からなるブロックに分割し、各ブロックごとに、時間軸方向に所定間隔離れた基準テレビジョン信号と検出対象テレビジョン信号との間で、動画像の動きベクトルを検出する動きベクトル検出装置において、
各ブロックごとに、すでに検出されている複数の動きベクトルの中から選択された初期偏位ベクトルを起点として、偏位ベクトル検出処理を複数回繰り返すことにより、複数の動きベクトルを検出する動きベクトル検出手段と、
この動きベクトル検出手段により検出された複数の動きベクトルのうち少なくとも１つの動きベクトルによって検出対象テレビジョン信号又は基準テレビジョン信号の一方に動き補正を施し、この動き補正後の検出対象テレビジョン信号又は基準テレビジョン信号と他方テレビジョン信号との差分値と、前記初期偏位ベクトルによって検出対象テレビジョン信号又は基準テレビジョン信号の一方に動き補正を施し、この動き補正後の検出対象テレビジョン信号又は基準テレビジョン信号と他方のテレビジョン信号との差分値との大きさを比較する差分値比較手段と、
この差分値比較手段の比較結果に基づいて、前記動きベクトル検出手段で検出された複数の動きベクトルのうち少なくとも最後の偏位ベクトル検出処理により検出された動きベクトルと前記初期偏位ベクトルの中から１つを真の動きベクトルとして選択する動きベクトル選択手段と
を具備したことを特徴とする動きベクトル検出装置。
【請求項２】
前記差分値比較手段は、前記動きベクトル検出手段により検出された複数の動きベクトルのうち最初の偏位ベクトル検出処理で検出された動きベクトルによって検出対象テレビジョン信号又は基準テレビジョン信号の一方に動き補正を施し、この動き補正後の検出対象テレビジョン信号又は基準テレビジョン信号と他方のテレビジョン信号との差分値と、前記初期偏位ベクトルによって検出対象テレビジョン信号又は基準テレビジョン信号の一方に動き補正を施し、この動き補正後の検出対象テレビジョン信号又は基準テレビジョン信号と他方のテレビジョン信号との差分値との大きさを比較するように構成され、前記動きベクトル選択手段は、前記差分値比較手段の比較結果に基づいて、前記動きベクトル検出手段により検出された複数の動きベクトルのうち最後の偏位ベクトル検出処理により検出された動きベクトルと前記初期偏位ベクトルのいずれか一方を真の動きベクトルとして選択するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の動きベクトル検出装置。
【請求項３】
テレビジョン信号を所定の画素数と所定のライン数からなるブロックに分割し、各ブロックごとに、時間軸方向に所定間隔離れた基準テレビジョン信号と検出対象テレビジョン信号との間で、動画像の動きベクトルを検出する動きベクトル検出装置において、
各ブロックごとに、すでに検出されている複数の動きベクトルの中から選択された初期偏位ベクトルを起点として、偏位ベクトル検出処理を実行することにより、１つの動きベクトルを検出する動きベクトル検出手段と、
この動きベクトル検出手段により検出された動きベクトルによって検出対象テレビジョン信号又は基準テレビジョン信号の一方に動き補正を施し、この動き補正後の検出対象テレビジョン信号又は基準テレビジョン信号と他方のテレビジョン信号との差分値と、前記初期偏位ベクトルによって検出対象テレビジョン信号又は基準テレビジョン信号の一方に動き補正を施し、この動き補正後の検出対象テレビジョン信号又は基準テレビジョン信号と他方のテレビジョン信号との差分値との大きさを比較する差分値比較手段と、
この差分値比較手段の比較結果に基づいて、前記動きベクトル検出手段で検出された動きベクトルと前記初期偏位ベクトルのいずれか一方を真の動きベクトルとして選択する動きベクトル選択手段と
を具備したことを特徴とする動きベクトル検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、テレビジョン信号を所定の画素数と所定のライン数とからなるブロックに分割し、各ブロックごとに、時間軸方向に所定間隔離れた信号間で、動画像の動きベクトルを検出する動きベクトル検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、高能率符号化のためのフレーム間符号化処理やフィールド数変換のためのフィールド内挿処理を行う場合は、動画像の動きの方向と大きさを示す動きベクトルが用いられる。
【０００３】
この動きベクトルの検出方法としては、パターンマッチング法を用いる方法（特開昭５５−１６２６８３号公報、特開昭５５−１６２６８４号公報）や反復勾配法を用いる方法（特開昭６０−１５８７８６号公報）が知られている。
【０００４】
パターンマッチング法を用いる方法は、フレーム間の信号パターンの類似性を利用して動きベクトルを検出する。また、反復勾配法を用いる方法は、フレーム内信号の勾配とフレーム間信号の差分値の物理的な対応等を利用して動き量を推定する。
【０００５】
ところで、反復勾配法を用いる方法では、動きベクトルの検出精度を向上させるために、初期偏位ベクトルを用いる方法が考えられている（特開昭６２−２０６９８０号公報）。
【０００６】
この方法は、すでに検出されている複数の動きベクトルの中から所定のベクトルを初期偏位ベクトルとして選択し、この初期偏位ベクトルを起点として、勾配法演算を複数回繰り返すことにより、真の動きベクトルを検出するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、初期偏位ベクトルを用いて動きベクトルを検出する従来の動きベクトル検出装置においては、勾配法演算によって検出される偏位ベクトルが誤検出されると、不適切な動きベクトルによってフィールド内挿処理等が行われ、画像が歪んでしまうという問題があった。特に、反復勾配法のように偏位ベクトルを演算式で検出する場合には、画像によっては、偏位ベクトルが誤検出される可能性が大きいため、上記問題が発生する可能性が高かった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の動きベクトル検出装置は、動きベクトル検出手段と、差分値比較手段と、動きベクトル選択手段により構成されている。
【０００９】
ここで、動きベクトル検出手段は、すでに検出されている複数の動きベクトルの中から選択された初期偏位ベクトルを起点として、所定の偏位ベクトル検出処理を複数回繰り返すことにより複数の動きベクトルを検出する。
【００１０】
差分値比較手段は、この複数の動きベクトルのうち少なくとも１つの動きベクトルによって検出対象テレビジョン信号又は基準テレビジョン信号の一方に動き補正を施し、この動き補正後の検出対象テレビジョン信号又は基準テレビジョン信号と他方のテレビジョン信号との差分値と、初期偏位ベクトルによって検出対象テレビジョン信号又は基準テレビジョン信号の一方に動き補正を施し、この動き補正後の検出対象テレビジョン信号又は基準テレビジョン信号と他方のテレビジョン信号との差分値の大きさを比較する。
【００１１】
動きベクトル選択手段は、この比較結果に基づいて、複数の動きベクトルのうち少なくとも最後の偏位ベクトル検出処理により検出された動きベクトルと初期偏位ベクトルの中から１つを真の動きベクトルとして選択する。
【００１２】
【作用】
上記構成においては、初期偏位ベクトルを起点として、所定の偏位ベクトル検出処理が、例えば、２回繰り返され、２つの動きベクトルが検出される。
【００１３】
次に、例えば、１回目の偏位ベクトル検出処理により検出された動きベクトルによって検出対象テレビジョン信号又は基準テレビジョン信号の一方に動き補正を施し、この動き補正後の検出対象テレビジョン信号又は基準テレビジョン信号と他方のテレビジョン信号との差分値と、初期偏位ベクトルによって検出対象テレビジョン信号又は基準テレビジョン信号の一方に動き補正を施し、この動き補正後の検出対象テレビジョン信号又は基準テレビジョン信号と他方のテレビジョン信号との差分値の大きさが比較される。
【００１４】
次に、この比較結果に基づいて、例えば、最後の偏位ベクトル検出処理により検出された動きベクトルと初期偏位ベクトルのいずれか一方が真の動きベクトルとして検出される。
【００１５】
すなわち、動きベクトルによる差分値が初期偏位ベクトルによる差分値より大きい場合は、初期偏位ベクトルが真の動きベクトルとして選択され、小さい場合は、動きベクトルが真の動きベクトルとして選択される。
【００１６】
【実施例】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施例を詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施例の構成を示すブロック図である。
【００１７】
図示の動きベクトル検出装置は、入力端子１１，１２と、動きベクトル検出部１３と、差分値比較部１４と、動きベクトル選択部１５と、出力端子１６とから構成されている。
【００１８】
このような構成において、動きベクトル検出装置は、テレビジョン信号を水平方向ｍ画素、垂直方向ｎライン（ｍ，ｎは整数）の計ｍ×ｎの画素からなる複数のブロックに分割し、各ブロックごとに、例えば、時間軸方向に１フィールド離れた信号間で、動画像の動きベクトルを検出するようになっている。
【００１９】
すなわち、図１において、入力端子１１には、動きベクトルを検出する際の基準となるフィールド（以下、「基準フィールド」という。）のテレビジョン信号Ａが供給される。一方、入力端子１２には、動きベクトルを検出するフィールドであって、基準フィールドより１フィールドだけ前あるいは後に位置するフィールド（以下、「検出フィールド」という。）のテレビジョン信号Ｂが供給される。
【００２０】
動きベクトル検出部１３は、初期偏位ベクトル選択回路１３１と、２つの勾配法演算回路１３２，１３４と、２つの加算回路１３３，１３５とから構成されている。
【００２１】
このような構成において、動きベクトル検出部１３は、詳細は後述するが、各ブロックごとに、すでに検出されている複数の動きベクトルの中から１つを初期偏位ベクトルＶ０として選択し、この初期偏位ベクトルＶ０を起点として、勾配法演算を２回繰り返すことにより、２つの動きベクトルＶ１，Ｖ２を検出するようになっている。
【００２２】
差分値比較部１４は、２つのベクトル補正回路１４１，１４２と、２つの減算回路１４３，１４４と、２つの絶対値計算回路１４５，１４６と、２つの累積加算回路１４７，１４８と、比較回路１４９とから構成されている。
【００２３】
このような構成において、差分値比較部１４は、詳細は後述するが、動きベクトル検出部１３により検出された２つの動きベクトルＶ１，Ｖ２のうち１回目の勾配法演算で検出された動きベクトルＶ１によって動き補正されたテレビジョン信号のフィールド間差分値ＤＦＤαと初期偏位ベクトルＶ０によって動き補正されたテレビジョン信号のフィールド間差分値ＤＦＤ０の大きさを比較するようになっている。
【００２４】
動きベクトル選択部１５は、差分値比較部１４の比較結果に基づいて、動きベクトル検出部１３により検出された２つの動きベクトルＶ１，Ｖ２のうち２回目の勾配法演算で検出された動きベクトルＶ２と初期偏位ベクトルＶ０のいずれか一方を真の動きベクトルＶとして選択するようになっている。
【００２５】
上記構成において、動作を説明する。
まず、動きベクトル検出部１３の動きベクトル検出動作を説明する。
入力端子１１，１２に供給されたフィールド信号Ａ，Ｂは、初期偏位ベクトル検出回路１３１と、勾配法演算回路１３２，１３４に供給される。
【００２６】
初期偏位ベクトル選択回路１３１は、各ブロックごとに、すでに検出されている複数の動きベクトルの中からいずれか１つを初期偏位ベクトルＶ０として選択する。
【００２７】
ここで、すでに検出されている動きベクトルとしては、例えば、現在、動きベクトルＶを検出しようとするブロックの近傍に位置する複数のブロックの動きベクトルや基準フィールドの平均動きベクトル、さらには、加速度動きベクトル等が使用される。また、このすでに検出されている複数の動きベクトルの中からいずれか１つを初期偏位ベクトルＶ０として選択する方法としては、例えば、パターンマッチング法が用いられる。
【００２８】
初期偏位ベクトル選択回路１３１により選択された初期偏位ベクトルＶ０は、勾配法演算回路１３２に供給される。これにより、初期偏位ベクトルＶ０を起点として、１回目の勾配法演算がなされ、偏位ベクトルαが得られる。この偏位ベクトルαは、加算回路１３３に供給され、初期偏位ベクトルＶ０と加算される。これにより、動きベクトルＶ１（＝Ｖ０＋α）が得られる。
【００２９】
この動きベクトルＶ１は、勾配法演算回路１３４に供給される。これにより、動きベクトルＶ１を起点として、２回目の勾配法演算がなされ、偏位ベクトルβが得られる。この偏位ベクトルβは、加算回路１３５に供給され、動きベクトルＶ１と加算される。これにより、動きベクトルＶ２（＝Ｖ１＋β＝Ｖ０＋α＋β）が得られる。
【００３０】
図２は、以上の様子を示すベクトル図である。図示の如く、動きベクトルＶ１は、初期偏位ベクトルＶ０と偏位ベクトルαの合成によって得られ、動きベクトルＶ２は、動きベクトルＶ１と偏位ベクトルβの合成によって得られる。
【００３１】
以上が動きベクトル検出部１３の動きベクトル検出動作である。次に、差分値比較部１４の差分値比較動作を説明する。
【００３２】
入力端子１２に供給された検出フィールド信号Ｂは、ベクトル補正回路１４１に供給され、初期偏位ベクトルＶ０を使って動き補正を施される。これにより、検出フィールド信号Ｂに含まれる動画像の座標が初期偏位ベクトルＶ０分シフトされた検出フィールド信号Ｃ０が得られる。
【００３３】
また、入力端子１２に供給される検出フィールド信号Ｂは、さらに、ベクトル補正回路１４２に供給され、動きベクトルＶ１を使って動き補正を施される。これにより、検出フィールド信号Ｂに含まれる動画像の座標が動きベクトルＶ１分シフトされた検出フィールド信号Ｃαが得られる。
【００３４】
ベクトル補正回路１４１から出力される検出フィールド信号Ｃ０は、減算回路１４３に供給され、各画素ごとに、入力端子１１に供給される基準フィールド信号Ａから減じられる。これにより、各画素ごとに、検出フィールド信号Ｃ０と基準フィールド信号Ａの差を示すフィールド間差分値Ｄ０が得られる。
【００３５】
同様に、ベクトル補正回路１４２から出力される検出フィールド信号Ｃαは、減算回路１４３に供給され、各画素ごとに、入力端子１１に供給される基準フィールド信号Ａから減じられる。これにより、各画素ごとに、検出フィールド信号Ｃαと基準フィールド信号Ａのフィールド間差分値Ｄαが得られる。
【００３６】
各フィールド間差分値Ｄ０，Ｄαを示す信号は、それぞれ対応する絶対値回路１４５，１４６に供給され、その絶対値Ｅ０，Ｅαをとられる。各絶対値Ｅ０，Ｅαを示す信号は、それぞれ対応する累積加算回路１４７，１４８に供給され、動きベクトルの検出ブロックの範囲内で累積加算される。
【００３７】
これにより、ブロック単位のフィールド間差分値ＤＦＤ０，ＤＦＤαが得られる。各フィールド間差分値ＤＦＤ０，ＤＦＤαを示す信号は、比較回路１４９に供給され、その大きさを比較される。
【００３８】
以上が差分値比較部１４の差分値比較動作である。次に、動きベクトル選択部１５の動きベクトル選択動作を説明する。
【００３９】
この動きベクトル選択部１５は、フィールド間差分値の比較結果Ｇに基づいて、初期偏位ベクトルＶ０と動きベクトルＶ２のいずれか一方を真の動きベクトルＶとして選択する。
【００４０】
この場合、動きベクトルＶ１によるフィールド間差分値ＤＦＤαが初期偏位ベクトルによるフィールド間差分値ＤＦＤ０より大きいと、初期偏位ベクトルＶ０を真の動きベクトルＶとして選択する。これに対し、フィールド間差分値ＤＦＤαがフィールド間差分値ＤＦＤ０より小さい場合は、動きベクトルＶ２を真の動きベクトルＶとして選択する。
【００４１】
これにより、偏位ベクトルα，βが誤検出されている可能性が高い場合は、真の動きベクトルＶとして、動きベクトルＶ２ではなく、初期偏位ベクトルＶ０が選択されるため、偏位ベクトルα，βの誤検出による画像歪の発生を低減することができる。
【００４２】
以上詳述したこの実施例によれば、次のような効果が得られる。
（１）動きベクトルＶ１によるフィールド間差分値ＤＦＤαと初期偏位ベクトルＶ０によるフィールド間差分値ＤＦＤ０の大きさを比較し、前者が大きければ、初期偏位ベクトルＶ０を真の動きベクトルＶとして選択し、小さければ、動きベクトルＶ２を真の動きベクトルＶとして選択するようにしたので、偏位ベクトルα，βの誤検出による画像歪みの発生を低減することができる。
【００４３】
（２）動きベクトルによるフィールド間差分値として、１回目の勾配法演算により検出された動きベクトルＶ１によるフィールド差分値ＤＦＤαを用いるようにしたので、２回目の勾配法演算により検出された動きベクトルＶ２によるフィールド間差分値を用いる場合に比べ、比較結果が得られるまでの時間を短縮することができる。
【００４４】
これにより、画像メモリ（図示せず）からフィールド信号Ａ，Ｂを読み出す場合、一度に読み出す画素数を少なくすることができるので、読出し回路のハードウェア量を少なくすることができる。
【００４５】
以上、この発明の一実施例を詳細に説明したが、この発明は、上述したような実施例に限定されるものではない。
【００４６】
（１）例えば、先の実施例では、動きベクトルによるフィールド間差分値として、１回目の勾配法演算により得られた動きベクトルＶ１によるフィールド間差分値ＤＦＤαを用いる場合を説明した。しかし、この発明は、２回目の勾配法演算により得られた動きベクトルＶ２によるフィールド間差分値を用いるようにしてもよい。
【００４７】
このような構成によれば、偏位ベクトルαが誤検出されず、偏位ベクトルβが誤検出された場合であっても、真の動きベクトルＶとして、反復勾配法により検出された動きベクトルＶ２が選択されるのを防止することができる。
【００４８】
（２）また、先の実施例では、初期偏位ベクトルＶ０と２回目の勾配法演算により得られた動きベクトルＶ２のいずれか一方を真の動きベクトルＶとして選択する場合を説明した。
【００４９】
しかし、この発明は、初期偏位ベクトルＶ０によるフィールド間差分値と、１回目の勾配法演算により得られた動きベクトルＶ１によるフィールド間差分値と、２回目の勾配法演算により得られた動きベクトルＶ２によるフィールド間差分値とを比較し、これら３つのベクトルＶ０，Ｖ１，Ｖ２の中からいずれか１つを真の動きベクトルＶとして選択するようにしてもよい。
【００５０】
このような構成によれば、真の動きベクトルＶの選択対象を多くすることができるので、真の動きベクトルＶの精度を高めることができる。
【００５１】
（３）また、先の実施例では、勾配法演算を２回繰り返すことにより、２つの動きベクトルＶ１，Ｖ２を検出する場合を説明した。しかし、この発明は、勾配法演算を３回以上繰り返すことにより、３つ以上の動きベクトルを検出するようにしてもよい。
【００５２】
（４）また、先の実施例では、勾配法演算を複数回繰り返すことにより、複数の動きベクトルを検出する場合を説明した。しかし、この発明は、勾配法演算を１回だけ実行することにより、１つの動きベクトルＶ１を検出し、この動きベクトルＶ１と初期偏位ベクトルＶ０のいずれか一方を真の動きベクトルＶとして選択するようにしてもよい。
【００５３】
（５）また、先の実施例では、偏位ベクトルの検出処理として、勾配法演算処理を用いる場合を説明した。しかし、この発明は、勾配法演算処理以外の処理、例えば、パターンマッチング法を用いた処理を用いるようにしてもよい。
【００５４】
（６）また、先の実施例では、時間軸方向に１フィールド離れた信号間で動きベクトルを検出する動きベクトル検出装置にこの発明を適用する場合を説明した。しかし、この発明は、２フィールド以上離れた信号間で動きベクトルを検出する動きベクトル検出装置にも適用することができる。
【００５５】
（７）このほかにも、この発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、種々様々変形実施可能なことは勿論である。
【００５６】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明によれば、初期偏位ベクトルを利用して求められた動きベクトルによる動き補正後の検出対象テレビジョン信号又は基準テレビジョン信号と他方のテレビジョン信号との差分値と、初期偏位ベクトルによる動き補正後の検出対象テレビジョン信号又は基準テレビジョン信号と他方のテレビジョン信号との差分値との大きさを比較し、この比較結果に基づいて、真の動きベクトルを選択するようにしたので、偏位ベクトルの誤検出による画像歪みの発生を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例の構成を示すブロック図である。
【図２】一実施例の動きベクトル検出部の動作を説明するためのベクトル図である。
【符号の説明】
１１，１２…入力端子
１３…動きベクトル検出部
１４…差分値比較部
１５…動きベクトル選択部
１６…出力端子
１３１…初期偏位ベクトル選択部
１３２，１３４…勾配法演算回路
１３３，１３５…加算回路
１４１，１４２…ベクトル補正回路
１４３，１４４…減算回路
１４５，１４６…絶対値計算回路
１４７，１４８…累積加算回路
１４９…比較回路
【図１】
0003596908.tif 000002
【図２】
0003596908.tif 000003