(57)【要約】  サブフィールド駆動方式及び動き補償技術の両方を行う例えばプラズマディスプレイパネルを駆動するための画像処理デバイスであり、動きベクトルが推定され、その速度が１よりも小さい正の低減ファクタＲにより低減される。
2005513924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受け取った入力信号に対して動き補償技術を行う画像処理デバイスであって、画像を生成するように前記入力信号を適応させるアダプタと、動きに関して前記画像を補償する動き補償器と、前記入力信号を用いて前記動き補償器により用いられる動きベクトルを推定する動き推定器とを有する画像処理デバイスにおいて、
前記動きベクトルを前記動き補償器に供給する前に前記動きベクトルを調整する調整器を更に有し、この調整器が、前記動きベクトルに１よりも小さい正の値である低減ファクタを乗じることを特徴とする画像処理デバイス。
【請求項２】
前記低減ファクタが０．７と０．８との間の固定値を有する請求項１記載の画像処理デバイス。
【請求項３】
前記動き推定器は、０と１との間に限定された累進的な品質関数Ｆ（ｑ）に関する入力である品質レベルｑを決定し、前記調整器は、前記動きベクトルを前記動き補償器に供給する前に前記動きベクトルに前記品質関数Ｆ（ｑ）も乗じることを特徴とする請求項１又は２記載の画像処理デバイス。
【請求項４】
前記動き推定器が、全ての動きベクトルについて別個に又は前記画像の各オブジェクトについて別個に又は前記画像について全体として前記品質レベルｑを決定する請求項３記載の画像処理デバイス。
【請求項５】
前記品質関数Ｆ（ｑ）を乗じられた前記低減ファクタが０．３の下限を有する請求項３又は４記載の画像処理デバイス。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の画像処理デバイス及び前記動き補償器からの出力信号を受け取るディスプレイを有する表示装置。
【請求項７】
入力信号を受け取ることと、
連続的な画像を生成するように前記入力信号を適応させることと、
動き補償を利用して前記連続的な画像を調整することと、
前記入力信号から動きベクトルを推定することと、
前記動き補償において前記動きベクトルを用いることと
を含む画像処理デバイスの駆動方法であって、
前記動きベクトルに１よりも小さい正の値である低減ファクタを乗じることにより、前記動き補償において前記動きベクトルを用いる前に前記動きベクトルを調整することを特徴とする画像処理デバイスの駆動方法。
【請求項８】
前記低減ファクタが０．７と０．８との間の固定値を有することを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記動きベクトルを推定するステップの間に品質レベルｑを決定することと、
前記品質レベルｑを０と１との間に限定された累進的な品質関数Ｆ（ｑ）に入力することと、
前記動き補償において前記動きベクトルを用いる前に、前記動きベクトルに前記品質関数Ｆ（ｑ）も乗ずることと
を特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項１０】
画像処理デバイスによりロードされ得るコンピュータプログラムであって、
前記デバイスに、
入力信号を受け取る機能と、
連続的な画像を生成するように前記入力信号を適応させる機能と、
動き補償を利用して前記連続的な画像を調整する機能と、
前記入力信号から動きベクトルを推定する機能と、
前記動き補償において前記調整された動きベクトルを用いる機能と
を与えるコンピュータプログラムにおいて、
前記動きベクトルに１よりも小さい正の値である低減ファクタを乗じることにより、前記動き補償において前記動きベクトルを用いる前に前記動きベクトルを調整することを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項１１】
前記デバイスに、
前記動きベクトルを推定するステップの間に品質レベルｑを決定する機能と、
前記品質レベルｑを０と１との間に限定された累進的な品質関数Ｆ（ｑ）に入力する機能と、
前記動き補償において前記動きベクトルを用いる前に、前記動きベクトルに前記品質関数Ｆ（ｑ）も乗ずる機能と
を更に与えることを特徴とする請求項１０記載のコンピュータプログラム。
【請求項１２】
請求項１０記載のコンピュータプログラムを備えたデータ担体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受け取った入力信号に対して動き補償技術を行う画像処理デバイスであって、画像を生成するように入力信号を適応させるアダプタと、動きに関して画像を補償する動き補償器と、入力信号を用いて動き補償器により用いられる動きベクトルを推定する動き推定器とを有する画像処理デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）のグレーレベルの数を増やすために、所謂「サブフィールド駆動方式」が用いられ得る。幾つかの連続するサブフィールドと呼ばれる期間で１画像フレームが表示される。１サブフィールドの間に、当該サブフィールドの重みに依存する光の量が発せされる。各サブフィールドは異なる重みを有している。特定のサブフィールドを制御することにより、画像の画素に対する所望の強度レベルが実現される。人間の目は、その一体化する特性のために、１フィールド（すなわち１画像）内のイネーブルにされたサブフィールドの強度レベルの合計を認識する。この点で、例えば８つのサブフィールドを用いるサブフィールド駆動方式は最大２８のハーフトーンレベルを表示可能である。サブフィールド方式を利用したＰＤＰのよく知られている問題は、偽輪郭及びボケのような動きのアーチファクトの発生である。動きのアーチファクトを低減するために、ＰＤＰシステムは、例えば、本出願の出願日前に公開されていない出願番号EP01202410.5（出願人整理番号PHNL010407）である出願中のフィリップス社の出願において説明されているような動き補償を用いることが可能である。
【０００３】
動き補償以外に、ＰＤＰでは、例えば受け取った５０Ｈｚの画像が１００Ｈｚの画像に変換されるべきである状況において動き推定が用いられ得る。その場合、任意の２つの受け取った連続する画像の間で、１つの追加の画像が計算される必要がある。その目的のために、上記画像は所定の数の画素、例えば８×８個の画素のブロックに分割される。各ブロックに関して、当該ブロックが画像を表示するスクリーン上を移動している動きの速度及び方向を動き推定器が決定し、これが動きベクトルをもたらす。上記追加のベクトルは、２つの受け取った画像の間において決定されて示されるブロック毎の動きベクトルを用いて計算される。
【０００４】
しかしながら、ＰＤＰについて「サブフィールド駆動方式」を動き推定と組み合わせると、フレーム毎に全てのサブフィールドに対して動き推定ベクトルが計算されなければならない。１フレームが１つではなはなく例えば８つのサブフィールドを有する場合、フレーム当たり７つの更なる動きベクトルが計算されなければならない。
人間の目がスクリーン上の動いているオブジェクトと共に動くとすれば、動き補償は、サブフィールド毎に推定される動きベクトルにより決定される異なる画素において表示されるフレームの１つ又はそれ以上のサブフィールドをもたらす。その場合、人間の目は同じフレームに関する全ての画像データを受け取り、当該フレームに関して適切なグレーレベルを認識するために全てのサブフィールドを正しく一体化する。
【０００５】
このように、画像を表示する前に、動きベクトルを利用して、人間の目の経験をスクリーン上の正しい画素において正しい輝度にするようにサブフィールド（の輝度）が空間的及び時間的に動かされる。この点において、動きのアーチファクトはかなり低減される。
【０００６】
しかしながら、動きベクトルの推定は誤りがないわけではない。例えば、８×８の画素のブロックは１つのカラーの移動している大きなオブジェクトの一部であり得る。その場合、このブロックの近傍にはいくつかの「同等の（equal）」のブロックが存在しており、同一に見え、同じ動きベクトルを持っている可能性がある隣接するブロック間において当該ブロックを識別することは困難であるので、動き推定器が当該ブロックの動きを推定することは非常に困難である。動き推定器はある速度を持っているようにブロックを推定したが、実際には速度ははるかに低いということが起こり得る。このような場合において動き補償を適用することは、画質の低下を招く可能性がある。その逆もまた当てはまる。すなわち、推定された速度が実際の速度よりもはるかに低い可能性もある。その場合においても、動き補償は画質の低下を招くが、上述した最初の状況ほどではない。動き推定の誤りは、（不測の）画質の低下を招いてしまう。
【０００７】
また、人間の目が動いているオブジェクトを正しく追跡していない状況では、計算される動きベクトルが目の動きとは異なってしまう。これもまたより低い知覚品質をもたらす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、動き補償を利用して表示スクリーンを駆動する装置及び方法であって、それにより推定された動きベクトルが正しくない場合又は人間の目がスクリーン上のオブジェクトの動きを追跡していない場合に動きのアーチファクトが低減される装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的を達成するために、冒頭において規定された本発明は、当該画像処理デバイスが、上記動きベクトルを上記動き補償器に供給する前に上記動きベクトルを調整する調整器を更に有し、この調整器が、上記動きベクトルに１よりも小さい正の値である低減ファクタを乗じることを特徴としている。
【００１０】
このようなデバイスでは、誤った動き推定のために画質が大きく低下する可能性が著しく低減される一方で、従来技術から知られている動き補償のほとんどの利点を依然として有している。
【００１１】
米国特許出願公開公報US-A-5.175.618において動いている映像信号に関する圧縮方法が説明されており、この方法では、動きベクトルが推定され、該動きベクトルを用いる前に低減される。この低減は、フィールドに関する動きベクトルへのフレームに関する動きベクトルの間の変換に関するものである。
【００１２】
更に、本発明は、前述の規定された画像処理デバイスを有する表示装置及び上記動き補償器からの出力信号を受け取るディスプレイに関する。本発明は、また、入力信号を受け取ることと、連続的な画像を生成するように上記入力信号を適応させることと、動き補償を利用して上記連続的な画像を調整することと、上記入力信号から動きベクトルを推定することと、上記動き補償において上記動きベクトルを用いることとを含む画像処理デバイスの駆動方法であって、上記動きベクトルに１よりも小さい正の値である低減ファクタを乗じることにより、上記動き補償において上記動きベクトルを用いる前に上記動きベクトルを調整することを特徴とする画像処理デバイスの駆動方法に関するものである。
【００１３】
本発明は、また、画像処理デバイスによりロードされ得るコンピュータプログラムであって、上記デバイスに、入力信号を受け取る機能と、連続的な画像を生成するように上記入力信号を適応させる機能と、動き補償を利用して上記連続的な画像を調整する機能と、上記入力信号から動きベクトルを推定する機能と、上記動き補償において上記調整された動きベクトルを用いる機能とを与えるコンピュータプログラムにおいて、上記動きベクトルに１よりも小さい正の値である低減ファクタを乗じることにより、上記動き補償において上記動きベクトルを用いる前に上記動きベクトルを調整することを特徴とするコンピュータプログラムに関するものである。
【００１４】
最後に、本発明は、上述したようなコンピュータプログラムを備えたデータ担体に関するものである。
以下にいくつかの図面を参照して本発明を説明するが、図面は単に説明の目的を意図するものであり、添付の特許請求の範囲において規定されている保護範囲を限定するものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１にはデジタル画像処理デバイス１の一例が示されており、この装置では、入力信号（例えばＲＧＢ信号）がアダプタ２に入力されるとともに、同じ入力信号が動き推定器５に入力される。アダプタ２は、動き補償器３に入力される画像を生成する。動き補償器３は、ＰＤＰディスプレイ４に接続されている。動き推定器５は動きベクトルを生成し、この動きベクトルは動きベクトルを調整する調整器６に入力される。動き推定器５は、最先端技術を用いたアルゴリズムに従って所定の画素のブロックに関する動きベクトルを推定する。
【００１６】
まず、図２を参照して本発明を説明する。図２は、人間の目の追跡速度ｖｔｒａｃｋをパラメータとして、「主観的（subjective）平均二乗誤差」（ＳＭＳＥ）の値を、動き補償を行うために動き推定器５により推定されて動き調整器６により用いられる動きベクトルの速度ｖｅｍｖ（単位は画素／フィールド）の関数として示している。人間の目の追跡速度ｖｔｒａｃｋは、ＰＤＰディスプレイ４上においてＰＤＰディスプレイ４上の動いているオブジェクトを追跡しようとする人間の目の集束の速度として定義される。ＳＭＳＥを用いることは当業者には知られている。例えば、H. Marmolin, Subjective MSE measures, IEEE Trans. On Systems, Man and Cybernetics, Vol. 16, No. 3, blz 486, 1986及びH. Blume, H. Schroder, Image format conversion-algorithms, architectures applications, Proceedings of the ProRISK/IEEE Workshop on Circuits, Systems and Signal Processing, blz 19, 1996に記載されている。
【００１７】
図２において、ｖｔｒａｃｋは２画素／フレームに等しいと仮定されている。推定された動きベクトルの速度ｖｅｍｖが２画素／フィールドに等しい場合にＳＭＳＥは最小値を有することが容易に分かる。これは、推定された動きベクトルの速度ｖｅｍｖが追跡速度ｖｔｒａｃｋに等しいと（目が正確に追跡している場合）人間の目により追跡される画素のブロックの実際の速度もまたその速度であり、動き補償が可能な限り正確に行われると容易に理解される。
【００１８】
しかしながら、動き推定器５がより大きな又はより小さな推定された動きベクトルの速度ｖｅｍｖを生成した場合、推定された動きベクトルの速度ｖｅｍｖは誤っており、調整器６により行われる動き補償は誤った動きベクトルの速度に基づいているので、ＳＭＳＥの値が大きくなる。追跡速度ｖｔｒａｃｋと推定された動きベクトルの速度ｖｅｍｖとの差が大きいほど、ＳＭＳＥは大きくなる。図２は、１フィールド中におけるサブフィールドの使用のためにＳＭＳＥの階段状の賢明な（wise）ジャンプを示している。
【００１９】
図２の他の観測結果は以下のとおりである。
【００２０】
ｖｔｒａｃｋ＝２画素／フレーム、ｖｅｍｖ＝２画素／フィールドであると、ＳＭＳＥ＝４．０である。しかしながら、ｖｅｍｖが約２．７５画素／フィールドまで大きくなっても、ＳＭＳＥは実質的には大きくならず、４．０のままである。従って、推定された動きベクトルｖｅｍｖが２．７５画素／フィールドであるのに対して、実際の動きベクトルの速度は（ｖｔｒａｃｋに等しいと仮定される）２．０画素／フィールドである場合、小さくされた推定された動きベクトルＲ．ｖｅｍｖとなるように推定された動きベクトルの速度ｖｅｍｖに０．７ないし０．８のファクタＲが乗じられ、この小さくされた推定された動きベクトルＲ．ｖｅｍｖが動き補償を行う動き補償器３により用いられると、ＳＭＳＥは変化しない。
【００２１】
また、正しい推定された動きベクトルの速度ｖｅｍｖで始まり、Ｒ＝０．７ないし０．８を乗じることは、ＳＭＳＥを増大させる。しかしながら、この増大はせいぜい約１０％であり、まだ大いに許容可能である。従って、本発明の主な思想によれば、推定された動きベクトルの速度ｖｅｍｖはファクタＲ（０＜Ｒ＜１）だけ小さくなる。これは、図１における調整器６により実行され得る。このことは、推定された動きベクトルの速度ｖｅｍｖが高すぎる場合に同じ又はより良い知覚品質をもたらし、推定された動きベクトルの速度ｖｅｍｖが正しい場合に許容可能な知覚品質をもたらす。
【００２２】
２画素／フィールド以外のｖｔｒａｃｋの他の値に関して（従って、人間の目により追跡されるブロックの他の動きベクトルの速度に関して）、図２と同様の図がもたらされることが確認されている。しかしながら、そのような図から導き出されるＲの最良の値は、０．７ないし０．８とは異なる可能性がある。しかしながら、最も実際的な状況に関しては、Ｒ＝０．７ないし０．８が好ましい値であることが示された。調整器６は、動き推定器５から受け取る動きベクトルをＲ倍するソフトウェア又はハードウェアの乗算器として実現され得る。
【００２３】
しかしながら、より高度な実施例では、各動きベクトルに関する推定された品質レベルｑに依存する推定された品質ファクタＦ（ｑ）に依存する品質ファクタＦ（ｑ）が考慮され得る。その場合、各動きベクトルに関して動き推定器が品質レベルを推定する。これは、動きベクトルに関する品質レベルを推定する任意の（既知の）技術を用いて行われ得る。ブロックマッチングを用いる場合、上述したことは、現在の画像における現在の画素のブロックと現在の画素のブロックに最も類似して見える現在の画像の直前の画像における画素のブロックとの差を調べることにより行われ得る。最良のマッチングを持つ画素のブロックは、同じブロックと関係がある可能性が高い。マッチングに関する誤りの値として、例えば「ＳＡＤ」（sum of absolute difference）を用いることができる。ＳＡＤは、それ自体は知られており、迅速に計算され得る。ＳＡＤの値が小さいほど、動き推定は信頼性が高い。動き推定の品質レベルｑは、そのようなＳＡＤから導き出され得る。しかしながら、代替として、品質レベルｑは１画像内の各オブジェクトに関して又は画像全体に関して計算されてもよい。また、品質レベルｑはサブフィールド当たり用いられるサブフィールドの数又はサブフィールドの値に依存する。例えば、値がほんのわずかに変化する場合、あるサブフィールドの値が作られるべきビット数変化に依存する他の値よりも低い品質レベルｑをもたらす。好ましい実施例では、上記品質レベルｑが調整器６に送られる。調整器６において、動きベクトルに低減ファクタＲ及び品質ファクタＦ（ｑ）を乗じることにより動きベクトルが調整される。上記品質Ｆ（ｑ）は、動きベクトルの品質レベルと共に大きくなる関数である。この関数は、０と１との間に制限される。従って、推定された動きベクトルの品質が不良であるとファクタＦ（ｑ）は低くなり、推定された動きベクトルの品質が申し分ないとファクタＦ（ｑ）は１にほぼ等しい。ｑが非常に低い場合、Ｒ．Ｆ（ｑ）＝０．３がＲ．Ｆ（ｑ）に関する好ましい下限であるという研究が示された。
【００２４】
各動きベクトルとＲ．Ｆ（ｑ）（ｑは当該動きベクトルに依存する。）とを掛け合わせる代わりに各動きベクトルにＲ及びｑの両方を考慮に入れたある関数を乗じてもよいことは、当業者であれば明らかであろう。図１の装置は、本発明を実現する単に一例であることは理解されるであろう。動き推定器５及び調整器６は、例えば図示されているように別個に実現され得るが、両方の機能を実行する１つのユニットにまとめられてもよく、この機能はハードウェア若しくはソフトウェア又は部分的にハードウェア若しくはソフトウェアにおいて実現される
【００２５】
また、デジタル画像処理デバイス１に示されている四角の枠の全ては、所望の関数を実行するためのデータ及び適切な命令を記憶したメモリを伴う１つのコンピュータとして実現され得る。当業者が知っているように、このようなメモリは１つ又はそれ以上のＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ハードディスクなどのユニットを有している。
【００２６】
特許請求の範囲において図１に示されているようなユニットについて記載されている場合、単に必要とされる機能に対する言及を意図するものであり、可能な実施例に関して限定する意図はない。
【００２７】
本発明は、サブフィールド駆動方式が動き補償技術と組み合わせられる全ての種類のデジタル画像システムにおいて有利であると認められる。従って、本発明はＰＤＰの分野に限定されるものではない。
【００２８】
さらに、本発明は、他の理由のために動き補償が実行される他の種類のシステムにおいて適用可能であると認められる。例えば、本発明は、フレーム速度を高めるために入力画像間において挿入される画像が計算されなければならない場合に走査速度の変換のために用いられ得る。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る画像処理デバイスの模式的なブロック図を示したものである。
【図２】パラメータとして人間の目の追跡速度を持つ推定された動きベクトルの速度の関数としての主観的平均二乗誤差（ＳＭＳＥ）の図である。
【図１】
2005513924.tif 000003
【図２】
2005513924.tif 000004
【国際調査報告】
2005513924.tif 000005
2005513924.tif 000006
2005513924.tif 000007