(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビデオ信号の繰り返しフレームを検出する方法であって、
連続フレームにおいて対応するフィールドのピクセル間の差の絶対値としきい値との関係に応じて、上記複数の対応フィールドから上記ビデオ信号の各フィールドのロジック・ビット・マップを組み立てる第１ステップと、
上記ロジック・ビット・マップを複数のセルに分割する第２ステップと、
上記ロジック・ビット・マップの各セル毎に一方のロジック状態であるビットの数が、上記ロジック・ビット・マップの上記一方のロジック状態であるビットの総数に基づく各セルの正規化した計数値により決まる範囲内のときに、繰り返しフレームであることを報告する第３ステップと
を具えたことを特徴とするビデオ信号の繰り返しフレームの検出方法。
【請求項２】
ビデオ信号の繰り返しフレームを検出する装置であって、
連続フレームにおいて対応するフィールドのピクセル間の差の絶対値としきい値との関係に応じて、上記複数の対応フィールドから上記ビデオ信号の各フィールドのロジック・ビット・マップを組み立てる手段と、
上記ロジック・ビット・マップを複数のセルに分割する手段と、
上記ロジック・ビット・マップの各セル毎に一方のロジック状態であるビットの数が、上記ロジック・ビット・マップの上記一方のロジック状態であるビットの総数に基づく各セルの正規化した計数値により決まる範囲内のときに、繰り返しフレームであることを報告する手段と
を具えたビデオ信号の繰り返しフレームの検出装置。
【請求項３】
ビデオ信号内の繰り返しフレームを検出する装置であって、
上記ビデオ信号を受け、上記連続フレームにおいて対応するフィールドのピクセル間の差の絶対値としきい値との関係に応じて、上記ビデオ信号の各フィールドに対するロジック・ビット・マップを発生する手段と、
上記ロジック・ビット・マップを複数のセルにセグメント化するセグメント化手段と、
上記ロジック・ビット・マップの各セル毎に一方のロジック状態であるビットの数が、上記ロジック・ビット・マップの上記一方のロジック状態であるビットの総数に基づく各セルの正規化した計数値により決まる範囲内のときに、繰り返しフレームであることを報告するプロセッサと
を具えたビデオ信号の繰り返しフレームの検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、ビデオ信号内のアーティファクトを検出する方法及び装置に関し、特に、ビデオ信号内の繰り返しでフリーズ（凍結）されたフレームを検出する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ビデオ伝送においては、しばしばビデオ圧縮が行われているが、伝送に利用可能な帯域幅が不十分な場合、圧縮コーダ（コード化装置）は、前のフレームのコピーを単に再伝送できる。このように生じた欠陥（アーティファクト）は、「フレーム凍結（ｆｒａｍｅ  ｆｒｅｅｚｅ）」と呼ばれ、ビデオ内に示された動き対象が「ジャーク（ｊｅｒｋ）」として観察者には知覚される。このように、圧縮コーダは、時々、エンコードを停止する、即ち、圧縮コーダがフリーズする。このフリーズが生じる前の最後のフレームがデコーダにより保持されて表示されて、静止画を生じるか、又は、インターレースのフィールド１及びフィールド２が交互に表示されるように、ちらついた画像が生じる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
繰り返しフレーム、即ち、「フリーズ」した繰り返しフレームの問題に対する一般的な解決法は、連続したフレーム内で、対応するフィールドをピクセル単位で減算することである。ビット・マップ内で、減算結果の総てのピクセルがゼロの値の場合、これは、繰り返しフレーム（フリーズしたフレーム）が存在することを意味する。しかし、かかる一般的な解決法は、実際には、確実に動作しない。これは、ビデオ内にランダム・ノイズが存在するためである。ビデオ・チェーンにおいて、かかるノイズがどこに付加されるかがビデオ・フィールド毎に異なるので、ビデオ・フィールド毎に同じノイズ・パターンが繰り返さない。したがって、繰り返しフレームが生じても、２つのフィールドの差がゼロでない場合は、連続フレーム内にて意味のあるビデオ内容が繰り返しているように見え、繰り返しフレームを検出できない。これは、ランダム・ノイズ・パターンが一致しないため、即ち、これらパターンが同じではないためである。
【０００４】
実際の環境下において、即ち、ノイズの存在する環境下において、ビデオ信号内の繰り返しでフリーズされたフレーム、即ち、繰り返しフレームを確実に検出できる方法及び装置が望まれている。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、実際の環境下において、ビデオ信号の繰り返しフレームを確実に検出する方法及び装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ビデオ信号の繰り返しフレームを検出する方法であって；連続フレームにおいて対応するフィールドのピクセル間の差（１４、１６）の絶対値（１８）としきい値（２２）との関係に応じて、複数の対応フィールドからビデオ信号の各フィールドのロジック・ビット・マップを組み立てる（２０、２２、２４、２６）第１ステップと；ロジック・ビット・マップを複数のセルに分割する（２６、３０）第２ステップと；セルの各々の正規化した計数値（Ｃ）に対する、これらセルの各々におけるビット・マップの値がロジック状態の一方であるビット・マップの数の計数値（Ｃ’）に応じて、繰り返しフレームを検出する（３２、３４、３６）第３ステップとを具えている。
また、本発明は、ビデオ信号の繰り返しフレームを検出する装置であって；連続フレームにおいて対応するフィールドのピクセル間の差（１４、１６）の絶対値（１８）としきい値（２２）との関係に応じて、上記複数の対応フィールドから上記ビデオ信号の各フィールドのロジック・ビット・マップを組み立てる（２０、２２、２４、２６）手段と；ロジック・ビット・マップを複数のセルに分割する手段（２６、３０）と；セルの各々正規化した計数値（Ｃ）に対する、セルの各々におけるビット・マップの値がロジック状態の一方であるビット・マップの数の計数値（Ｃ’）に応じて、繰り返しフレームを検出する手段（３２、３４、３６、３８）とを具えている。
さらに、本発明は、ビデオ信号内の繰り返しフレームを検出する装置であって；ビデオ信号を受け、連続フレームにおいて対応するフィールドのピクセル間の差（１４、１６）の絶対値（１８）としきい値（２２）との関係に応じて、ビデオ信号の各フィールドに対するロジック・ビット・マップを発生する（２０、２２、２４、２６）手段と；ロジック・ビット・マップを複数のセルにセグメント化するセグメント化手段（２６、３０）と；セルの各々の正規化した計数値（Ｃ）に対する、これらセルの各々におけるビット・マップの値がロジック状態の一方であるビット・マップの数の計数値（Ｃ’）に応じて、繰り返しフレームを検出する（３２、３４、３６、３８）プロセッサとを具えている。
【０００７】
本発明は、ビデオ信号の連続フレーム内の対応したフィールドのピクセル間の絶対差（差の絶対値）を求めることにより、ビデオ信号内の繰り返しでフリーズしたフレーム（繰り返しフレーム）を検出する。これら絶対差によりロジック・ビット・マップ（ロジック値を記憶するビット・マップ）を発生するが、この際、絶対差がしきい値を超えた各ピクセル毎にロジック値の一方、例えば、ロジック「１」をロジック・ビット・マップに挿入する。なお、このしきい値は、フィールドに対する絶対差から求めた最大値の関数である。このロジック・ビット・マップを複数の等しいサイズのセルに分割（セグメント化）して、各セルのロジック「１」の数を計数する。また、ロジック「１」の正規化された分布の計数値は、ロジック・ビット・マップ内の総てのロジック「１」の和をセルの数で除算した値である。境界値（バウンド：ｂｏｕｎｄ）は、正規化した分布計数値から求めて、各セルの実際の計数値を境界値と比較する。フィールドの各セルの実際の計数値の総てが境界値内ならば、繰り返しフレームが報告（検出）される。代わりに、ノイズのない環境において、実際の計数値の総てが最小値未満の場合も、繰り返しフレームが検出される。
【０００８】
本発明の目的、利点及びその他の新規な特徴は、添付図を参照した以下の説明から明らかになろう。
【０００９】
【発明の実施の形態】
繰り返しフレームの問題は、次のように解決できる。
・  ビデオ・シーケンス内の２つの連続フレーム毎に、対応するフィールド内のルミナンス値を減算して差値を求める。すなわち、１つのフレームのフィールド１内のルミナンス値を、前のフレームのフィールド１内の対応するルミナンス値から減算する。そして、差マップ（差を示すマップ）を発生する。
・この差マップを求めた後、各差値をその絶対値と置き換える。
・最大値を、これら絶対値の最大のものとする。
・最大値の５０％の如く、この最大値の分数値（最大値をある値で除算した値）に基づいたしきい値を差の絶対値が超えた場所（ピクセル）で、ロジックの一方の値、例えば、「１」の値と置き換えて、絶対値の差マップをロジック・マップに変換する。そうでない場合は、差の絶対値がかかるしきい値を超えない場所（ピクセル）で、他方のロジック値「０」に置き換える。
【００１０】
図１は、本発明による種々の差マップを示す。Ａは、連続フレームの対応フィールド内におけるルミナンス値の間の差であり、Ｂは、絶対差であり、Ｃは、その結果のロジック・マップである。なお、これら図で、横軸は、時間又はピクセル番号であり、縦軸が差である。また、Ｃで、縦軸にロジック「０」及び「１」の中間の値があるように見えるが、これは、「０」及び「１」の間の立ち上がり時間及び立ち下がり時間を考慮したデジタル・オシロスコープの表示の図のためである。
【００１１】
図２は、連続フレームのロジック・マップを示す図であり、Ａは、２フレーム間に動きがある場合であり、Ｂは、繰り返しフレームがある場合を示している。連続フレーム間に動きのあるロジック・マップは、Ａのように動いている対象物の輪郭を示すが、繰り返しフレームに対するロジック・マップは、Ｂのようにランダム・ノイズのみを示す。なお、これら図で、横軸及び縦軸は、ビデオ・スクリーンの横軸及び縦軸に対応する。
【００１２】
本発明による次のステップは、図２のＡ及びＢに示すロジック・マップに対応する図３のＡ及びＢに示すように、ロジック・マップをＮ個、例えば、７０個の等しい矩形領域（セル）に分割（セグメント化）することである。各領域毎にノイズの数を求めて、Ｎ個の数の配列を作る。移動する対象が存在するビデオの場合、図４のＡに示すように、Ｎ個の数のいくつかが他よりも非常に大きい。なお、ランダム・ノイズのみがビデオに存在するならば、図４のＢに示すように統計的な変動の限界内で、Ｎ個の数は、略等しい値である。なお、図４では、横軸が領域の番号を示し、縦軸が各領域の計数値を示す。
【００１３】
ランダム・ノイズのみが存在するか否か、即ち、フレームが繰り返されているか否かは、次のように決まる。
・すべてのセルにわたってロジック「１」が均一に分布しているとした場合おいて、Ｎ個のセルの各々におけるロジック「１」のピクセルの数である計数値（ロジック「１」の数）Ｃを求める。すなわち、総てのセルのロジック「１」の総和をセルの数Ｎで除算した値Ｃを求める。
・ノイズのみが存在する場合、各セルの計数値は、Ｃ’＝Ｃ＋／−４＊ＳＱＲＴ（Ｃ）、即ち、Ｃ’＝Ｃ＋４＊ＳＱＲＴ（Ｃ）及びＣ’＝Ｃ−４＊ＳＱＲＴ（Ｃ）の如く、いくつかの統計的な尺度の境界値内である。なお、Ｃ’は、Ｎ個のセルの特定の１個におけるロジック「１」の計数値（ロジック「１」の数）であり、ＳＱＲＴ（Ｃ）は、Ｃの平方根を意味する。Ｃ’がこれら境界値を超えた単一のセルが存在すると、フレームは、繰り返されていない。
・ノイズが存在しない場合をカバーする他の基準としては、各セルの計数値Ｃ’がある最小値未満、例えば５未満の場合、フレームが繰り返す。
【００１４】
繰り返しフレームがある場合に報告（検出）する本発明による装置を図５に示す。ビデオ捕獲モジュール１２は、ビデオ信号を受け、このビデオ信号がアナログ形式の場合にはデジタル化し、タイミング情報からアクティブ・ビデオを分離し、このアクティブ・ビデオをデコードして、このアクティブ・ビデオの各ピクセルにおけるルミナンス値を発生する。各フィールドにおけるこれらルミナンス値を減算ユニット１４及びフレーム遅延ユニット１６に入力する。このフレーム遅延ユニット１６の出力信号も減算ユニット１４に入力する。よって、減算ユニット１４へのこれら入力信号は、連続フレームからの対応するフィールドである。減算ユニット１４からの差を絶対値ユニット１８に入力する。この絶対値ユニット１８は、絶対差（差の絶対値）を発生し、ビット・マップ回路２０に蓄積する。各フィールドにおいて、絶対差の最大値をしきい値発生器２２が求める。しきい値発生器２２は、更に、この絶対差の最大値に０．５の如き特定の分数（小数）係数を掛けて、しきい値ＴＨを発生する。各フィールドにおいて、ビット・マップ回路２０からの絶対差をしきい値ＴＨと共に比較器２４に入力する。この比較器２４の出力信号は、ロジック・ビット・マップ回路２６に入力する。よって、ビット・マップ回路２０の出力信号の内、しきい値ＴＨよりも大きい絶対差を有するピクセルに対応するロジック・ビット・マップ回路２６のピクセルにロジック「１」が記憶される。各フィールドにおけるロジック・ビット・マップ２６からの出力信号を正規化分布計算器（ΣＣ’／Ｎ）２８及びセグメント・カウンタ３０に入力する。
【００１５】
正規化分布計算器２８は、ロジック・ビット・マップ回路２６内の総ての領域のロジック「１」値の数の合計を求め、この合計を領域の数Ｎで除算して、正規化分布計数値Ｃを求める。なお、Ｎは、ビット・マップを分割した際のセグメント（セル）の数である。セグメント・カウンタ３０は、ロジック・ビット・マップ２６の各セグメント（セル）におけるロジック「１」値の数を計数して、セグメント計数値Ｃ’を発生する。なお、ロジック・ビット・マップ回路２６のセグメント毎のロジック「１」をセグメント・カウンタ３０が計数することが、セグメント化になる。よって、ロジック・ビット・マップ回路２６及びセグメント・カウンタ３０がセグメント化手段（分割手段）を構成する。正規化分布計数値Ｃを制限回路３２に入力して、セグメント計数値Ｃ’に対する境界値Ｃ+（上限）及びＣ-（下限）を発生する。制限回路３２からの境界値は、Ｃ＋／−Ｋ、即ち、Ｃ+＝Ｃ＋Ｋ及びＣ-＝Ｃ−Ｋに等しい。なお、Ｋは、４＊ＳＱＲＴ（Ｃ）であり、＊は、かけ算を意味し、ＳＱＲＴ（Ｃ）は、平方根Ｃである。これら境界値Ｃ+及びＣ-をセグメント計数値Ｃ’と共に比較器３４及び３６に夫々入力する。比較器３４、３６の出力信号をアンド・ゲート３８に入力する。よって、比較器３４、３６及びアンド・ゲート３８により、計数値Ｃ’が境界内が否かの判断ができる。フィールドにおける総てのセグメントの計数値Ｃ’が境界値内の場合、アンド・ゲート３８の出力信号は、繰り返しフレームを示す。さらに、セグメント計数値Ｃ’を他の比較器４０にも入力し、これらセグメント計数値Ｃ’を、例えば５の如き最小値ＭＩＮと比較する。フィールドにおける総てのセグメント計数Ｃ’が最小値ＭＩＮ未満ならば、比較器４０は、上述の如く、繰り返しフレームを示す出力信号を発生する。
【００１６】
比較器３４及び３６は、フラグ回路を含んでいる。フィールドにおけるセグメントの計数値Ｃ’が境界値の外の場合、このフラグ回路がセットされる。しかし、このフラグ回路は、次のフィールドの開始にてリセットされる。フラグ回路のセットにより、アンド・ゲート３８が禁止（不能）状態になり、繰り返しフレームを表す出力信号がフィールドの終わりにて発生しない。アンド・ゲート３８は、各フィールドの終わりにて発生したフィールド信号ｆによりエネーブル（動作可能）される。同様に、アンド・ゲート４２は、ノイズのない場合を検出する比較器４０の出力信号を受け、フィールド信号ｆによりエネーブルされる。よって、フィールド内のセグメントの計数値Ｃ’が最小値ＭＩＮ超えると、比較器４０内のフラグ回路の状態がセットされ、この状態がアンド・ゲート４２の出力信号にて報告される。アンド・ゲート３８及び４２の出力信号をオア（ＯＲ）ゲート４４で組み合わせて、いずれかの状態での繰り返しフレームを表す出力信号を発生する。構成要素１４〜４４の全体４６、又は構成要素３０〜４４、又はその一部は、ソフトウェアの制御により動作するマイクロプロセッサに置換して、対応機能の総てを実行してもよい。
【００１７】
上述の如く、本発明による方法及び装置では、ビデオ信号の各フィールドに対するロジック・ビット・マップを作る。このロジック・ビット・マップは、所定しきい値を超えた連続フレームの対応フィールドのピクセルを表す。また、本発明では、ロジック・ビット・マップのＮ個のセグメントの各々のロジック「１」の計数を全体のロジック・ビット・マップにおけるセル毎の正規化計数値と比較し、セグメント計数値が、正規化計数値に基づく境界値の外部になったときに、繰り返しフレームを報告する。よって、本発明は、ビデオ信号における繰り返しでフリーズされたフレームを検出できる。
【００１８】
【発明の効果】
上述の如く、本発明の方法及び装置によれば、実際の環境下において、ビデオ信号の繰り返しフレームを確実に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による差マップの発生を示す図である。
【図２】ロジック・ビット・マップを示す図であり、Ａは、動きのあるビデオ信号の場合であり、Ｂは、ノイズが存在する場合の繰り返しフレームの場合である。
【図３】図２に対応するロジック・ビット・マップのセグメント化を示す図である。
【図４】図３に対応するロジック・ビット・マップに対する実際のセル計数の変動を示す図である。
【図５】本発明により、ビデオ信号内の繰り返しフレームを検出する装置のブロック図である。
【符号の説明】
１２  ビデオ捕獲モジュール
１４  減算ユニット
１６  フレーム遅延ユニット
１８  絶対値ユニット
２０  ビット・マップ
２２  しきい値発生器
２４、３４、３６、４０  比較器
２６  ロジック・ビット・マップ
２８  正規化分布計算器
３０  セグメント・カウンタ
３２  制限回路
３８、４２  アンド・ゲート
４４  オア・ゲート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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