(57)【要約】【課題】本発明は、動きベクトル検出回路に関し、従来に比して動きベクトル検出精度を向上する。【解決手段】本発明は、初期偏位ベクトルＶ１を基準にした直接勾配法による動きベクトルＭＶ（Ｖ３）を検出するようにして、精度が不足する場合に、さらに簡易勾配法、又は直接勾配法又は簡易勾配法のうちでエラーの発生しない側を適用する。【選択図】        図１
2008118341.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
初期偏位ベクトルを選択する初期偏位ベクトル選択部と、
前記初期偏位ベクトルによりビデオ信号を動き補正し、勾配法により第１の動きベクトルを検出する第１の勾配法演算部と、
前記第１の動きベクトルと前記初期偏位ベクトルとを加算して第２の動きベクトルを出力する第１の加算部と、
前記第２の動きベクトルにより前記ビデオ信号を動き補正し、勾配法により第３の動きベクトルを検出する第２の勾配法演算部と、
前記第３の動きベクトルと前記第２の動きベクトルとを加算して第４の動きベクトルを出力する第２の加算部と、
前記第２の動きベクトルの精度を示すパラメータを計算するパラメータ計算部と、
前記パラメータを所定の判定基準値と比較して比較結果を出力する比較部とを備え、
前記比較結果に基づいて、前記第２の動きベクトルの精度が前記判定基準値で決まる一定値より高い場合、前記第２の動きベクトルを出力し、前記第２の動きベクトルの精度が前記判定基準値で決まる一定値より低い場合、前記第４の動きベクトルを出力する
ことを特徴とする動きベクトル検出回路。
【請求項２】
前記パラメータが、フィールド間差分値の絶対値和である
ことを特徴とする請求項１に記載の動きベクトル検出回路。
【請求項３】
初期偏位ベクトルを選択する初期偏位ベクトル選択部と、
前記初期偏位ベクトルによりビデオ信号を動き補正し、勾配法により第１の動きベクトルを検出する第１の勾配法演算部と、
前記第１の動きベクトルと前記初期偏位ベクトルとを加算して第２の動きベクトルを出力する第１の加算部と、
前記第２の動きベクトルにより前記ビデオ信号を動き補正し、勾配法により第３の動きベクトルを検出する第２の勾配法演算部と、
前記第３の動きベクトルと前記第２の動きベクトルとを加算して第４の動きベクトルを出力する第２の加算部と、
前記第２の動きベクトルの精度を示すパラメータを計算するパラメータ計算部と、
前記パラメータを所定の判定基準値と比較して比較結果を出力する比較部とを備え、
前記比較結果に基づいて、前記第２の動きベクトルの精度が前記判定基準値で決まる一定値より高い場合、前記第２の動きベクトルを出力し、前記第２の動きベクトルの精度が前記判定基準値で決まる一定値より低い場合、前記第４の動きベクトルを出力し、
前記第２の勾配法演算部は、
前記ビデオ信号の水平方向及び垂直方向の画像勾配がそれぞれ値０近傍の所定値以上の場合、直接勾配法により前記第３の動きベクトルを出力し、
前記水平方向の画像勾配が前記所定値未満であって、前記垂直方向の画像勾配が前記所定値以上の場合、水平方向については値０により、前記垂直方向については簡易勾配法により、前記第３の動きベクトルを出力し、
前記水平方向の画像勾配が前記所定値以上であって、前記垂直方向の画像勾配が前記所定値未満の場合、前期水平方向については簡易勾配法により、前期垂直方向については値０により、前記第３の動きベクトルを出力する
ことを特徴とする動きベクトル検出回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動きベクトル検出回路に関し、特に勾配法による動きベクトルの検出に適用することができる。本発明は、初期偏位ベクトルを基準にした直接勾配法による動きベクトルを検出するようにして、精度が不足する場合には、さらに簡易に勾配法又は、直接勾配法又は簡易勾配法のうちでエラーの発生しない側を適用することにより、従来に比して動きベクトル検出精度を向上することができるようにする。
【背景技術】
【０００２】
従来、ビデオ信号の高能率符号化処理では、動きベクトルを用いてフレーム間符号化処理の効率を向上しており、またテレビジョン信号のフォーマット変換では、動きベクトルを用いた動き補正により、フィールド数の変換によるジャーダーと称されるギクシャクとした動きを防止している。
【０００３】
このような動きベクトルの検出は、ビデオ信号をｍ画素×ｎライン（ｍ，ｎは整数）の動きベクトルの検出単位にブロック化し、ブロック毎に動きベクトルを検出しており、例えば特開昭５５−１６２６３号公報、特開昭５５−１６２６８４号公報に開示のパターンマッチング法、特開昭６０−１５８７８６号公報に開示の勾配法、位相相関法等が用いられている。
【０００４】
これらの検出方法のうち、勾配法は、画像勾配とフレーム間差分値とを用いた演算式で動きベクトルを検出する方法であり、現在、この演算式として２種類の演算式が実用に供されるようになされている。
【０００５】
すなわちこれらの演算式のうち１つは、次式で表され、以下において、この演算式を用いた動きベクトルの検出方法を直接勾配法と呼ぶ。なおΔＸは、水平方向である画素方向の画像勾配、ＳＧＮΔＸは、このΔＸによる画像勾配の極性（正負）である。またΔＹは、垂直方向であるライン方向の画像勾配、ＳＧＮΔＹは、このΔＹによる画像勾配の極性（正負）である。またΔｔは、フィールド間差分値を示し、Ｖｘ及びＶｙは、それぞれ画素方向及びライン方向の動きベクトルである。
【０００６】
【数１】
2008118341.tif 000003
【０００７】
これに対して他の演算式は、次式で表され、以下において、この演算式を用いた動きベクトルの検出方法を簡易勾配法と呼ぶ。
【０００８】
【数２】
2008118341.tif 000004
【０００９】
これら直接勾配法、簡易勾配法による動きベクトルの検出では、概ね３画素程度の範囲でしか精度良く動きベクトルを検出できない欠点がある。そこで従来、勾配法による動きベクトル検出回路では、初期偏位ベクトルによる処理との組み合わせにより動きベクトルを検出している。
【００１０】
ここで図５は、直接勾配法によりビデオ信号ＳＶの動きベクトルＭＶを検出する動きベクトル検出回路を示すブロック図である。この動きベクトル検出回路１において、ベクトルメモリ２は、この動きベクトル検出回路１で検出された動きベクトルＭＶを格納して保持する。
【００１１】
初期偏位ベクトル選択回路３は、ベクトルメモリ２に格納された動きベクトルＭＶから複数の初期偏位ベクトル候補を生成し、この複数の初期偏位ベクトル候補から最も処理に適した初期偏位ベクトル候補を選択し、初期偏位ベクトルとして出力する。なお初期偏位ベクトル候補は、例えば隣接する動きベクトル検出範囲で検出された動きベクトルＭＶ、この隣接する動きベクトル検出範囲で検出された動きベクトルＭＶの平均値等である。また最も処理に適した初期偏位ベクトル候補の検出は、例えば動き補正して求められる差分絶対値和が最も小さな初期偏位ベクトル候補を検出して実行される。
【００１２】
直接勾配法演算回路４は、この初期偏位ベクトルを基準にして（１−１）式及び（１−２）式の演算処理を実行することにより、直接勾配法により動きベクトルＶ（Ｖｘ、Ｖｙ）を検出して出力する。より具体的に、直接勾配法演算回路４は、初期偏位ベクトルの分だけ前フィールドのビデオ信号を動き補正した後、（１−１）式及び（１−２）式の演算処理を実行して動きベクトルＶを検出する。
【００１３】
加算回路５は、この直接勾配法演算回路４で検出した動きベクトルＶに初期偏位ベクトルを加算して動きベクトルＭＶを出力する。
【００１４】
しかしながらこのようにして過去に検出した動きベクトルＭＶから初期偏位ベクトルを用いて動きベクトルＭＶを検出する場合、動きが急変した場合には、著しく動きベクトルの検出精度が劣化することになる。これによりこの図５の構成では、動きの変化に対する追従性が悪い欠点がある。
【００１５】
この欠点を解消する１つの方法として、図６に示すように、勾配法による動きベクトルの検出を繰り返す方法が考えられる。すなわち図６は、簡易勾配法によりビデオ信号ＳＶの動きベクトルＭＶを検出する動きベクトル検出回路を示すブロック図である。この動きベクトル検出回路１１は、簡易勾配法による演算処理を２回繰り返して動きベクトルＭＶを検出する。なおこの図６の構成において、図５の動きベクトル検出回路１と同一の構成は、対応する符号を付して示す。これによりこの動きベクトル検出回路１１では、それまでに検出した動きベクトルＭＶをベクトルメモリ２に格納して保持し、このベクトルメモリ２に保持した動きベクトルＭＶから初期偏位ベクトル選択回路３で初期偏位ベクトルを検出する。
【００１６】
簡易勾配法演算回路１２は、この初期偏位ベクトルを基準にして（２−１）式及び（２−２）式の演算処理を実行することにより、簡易勾配法により動きベクトルを検出して出力する。より具体的に、簡易勾配法演算回路１２は、初期偏位ベクトルの分だけ前フィールドのビデオ信号を動き補正した後、（２−１）式及び（２−２）式の演算処理を実行して動きベクトルを検出する。
【００１７】
加算回路１３は、この簡易勾配法演算回路１２で検出した動きベクトルに初期偏位ベクトルを加算して動きベクトルを出力する。
【００１８】
簡易勾配法演算回路１４は、加算回路１３から出力される動きベクトルを基準にして、簡易勾配法演算回路１２と同様に、（２−１）式及び（２−２）式の演算処理を実行することにより、簡易勾配法により動きベクトルを検出して出力する。
【００１９】
加算回路１５は、この簡易勾配法演算回路１４で検出した動きベクトルに、加算回路１３から出力される動きベクトルを加算して動きベクトルＭＶを出力する。
【００２０】
この図６に示す構成のように、勾配法による動きベクトルの検出を繰り返せば、動きベクトルの検出を繰り返す分だけ、等化的に精度良く動きベクトルを検出可能な範囲を拡大することができ、動きの変化に対する追従性を向上することができる。
【００２１】
しかしながら簡易勾配法は、直接勾配法に比して動きベクトルの検出精度が劣る問題がある。簡易勾配法は、演算式が簡易で、かつ水平方向及び垂直方向の画像勾配ΔＸ及びΔＹが互いに無関係であることにより、直接勾配法に比して動きベクトルの検出エラーが増大する問題もある。具体的に、画像勾配があり、フィールド差分があると、動きが無くても動きベクトルが発生する問題がある。従って図６の構成により動きベクトルを検出する場合、精度が低い問題がある。
【００２２】
この問題を解決する１つの方法として、図６に示す構成において、簡易勾配法演算回路１２、１４に代えて直接勾配法による直接勾配法演算回路（図５）を適用することが考えられる。
【００２３】
すなわち直接勾配法は、簡易勾配法に比して、検出精度が優れることから、簡易勾配法演算回路１２、１４に代えて直接勾配法による直接勾配法演算回路を適用すれば、動きベクトルの検出精度を向上することができ、さらには検出エラーも低減することができる。
【００２４】
しかしながら直接勾配法の演算式では、水平方向の画像勾配ΔＸ又は垂直方向の画像勾配ΔＹが値０の場合、Ｆ＝０となる。従って直接勾配法は、水平方向及び垂直方向に画像勾配が有る場合にのみ動きベクトルを検出することが可能となり、一方の画像勾配しかない画像では動きベクトルを検出することが困難になる。これにより直接勾配法は、垂直方向の画像勾配ΔＹが殆ど無い縦線等が急に動いた場合には、簡易勾配法に比して却って動きベクトルの検出エラーが発生する問題がある。
【特許文献１】特開昭５５−１６２６３号公報
【特許文献２】特開昭５５−１６２６８４号公報
【特許文献３】特開昭６０−１５８７８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、従来に比して簡易な構成で動きベクトル検出精度を向上することができる動きベクトル検出回路を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上記の課題を解決するため請求項１の発明は、初期偏位ベクトルを選択する初期偏位ベクトル選択部と、前記初期偏位ベクトルによりビデオ信号を動き補正し、勾配法により第１の動きベクトルを検出する第１の勾配法演算部と、前記第１の動きベクトルと前記初期偏位ベクトルとを加算して第２の動きベクトルを出力する第１の加算部と、前記第２の動きベクトルにより前記ビデオ信号を動き補正し、勾配法により第３の動きベクトルを検出する第２の勾配法演算部と、前記第３の動きベクトルと前記第２の動きベクトルとを加算して第４の動きベクトルを出力する第２の加算部と、前記第２の動きベクトルの精度を示すパラメータを計算するパラメータ計算部と、前記パラメータを所定の判定基準値と比較して比較結果を出力する比較部とを備え、前記比較結果に基づいて、前記第２の動きベクトルの精度が前記判定基準値で決まる一定値より高い場合、前記第２の動きベクトルを出力し、前記第２の動きベクトルの精度が前記判定基準値で決まる一定値より低い場合、前記第４の動きベクトルを出力する。
【００２７】
また請求項２の発明は、請求項１の構成において、前記パラメータが、フィールド間差分値の絶対値和であるようにする。
【００２８】
また請求項３の発明は、初期偏位ベクトルを選択する初期偏位ベクトル選択部と、前記初期偏位ベクトルによりビデオ信号を動き補正し、勾配法により第１の動きベクトルを検出する第１の勾配法演算部と、前記第１の動きベクトルと前記初期偏位ベクトルとを加算して第２の動きベクトルを出力する第１の加算部と、前記第２の動きベクトルにより前記ビデオ信号を動き補正し、勾配法により第３の動きベクトルを検出する第２の勾配法演算部と、前記第３の動きベクトルと前記第２の動きベクトルとを加算して第４の動きベクトルを出力する第２の加算部と、前記第２の動きベクトルの精度を示すパラメータを計算するパラメータ計算部と、前記パラメータを所定の判定基準値と比較して比較結果を出力する比較部とを備え、前記比較結果に基づいて、前記第２の動きベクトルの精度が前記判定基準値で決まる一定値より高い場合、前記第２の動きベクトルを出力し、前記第２の動きベクトルの精度が前記判定基準値で決まる一定値より低い場合、前記第４の動きベクトルを出力し、前記第２の勾配法演算部は、前記水平方向及び垂直方向の画像勾配がそれぞれ値０近傍の所定値以上の場合、直接勾配法により前記第３の動きベクトルを出力し、前記水平方向の画像勾配が前記所定値未満であって、前記垂直方向の画像勾配が前記所定値以上の場合、水平方向については値０により、前記垂直方向については簡易勾配法により、前記第３の動きベクトルを出力し、前記水平方向の画像勾配が前記所定値以上であって、前記垂直方向の画像勾配が前記所定値未満の場合、前期水平方向については簡易勾配法により、前期垂直方向については値０により、前記第３の動きベクトルを出力する。
【００２９】
請求項１の構成によれば、十分な精度を確保することができる場合には、初期偏位ベクトルを基準にした直接勾配法により動きベクトルを検出することができ、十分な精度を確保できない場合には、初期偏位ベクトルを基準にして直接勾配法で求めた動きベクトルを基準にして、簡易勾配法により動きベクトルを検出することができ、これにより従来に比して簡易な構成で動きベクトル検出精度を向上することができる。
【００３０】
また請求項２の構成によれば、パラメータが、フィールド間差分値の絶対値和であることから、簡易かつ確実に、十分な精度を確保することができるか否か判定することができる。
【００３１】
また請求項３の構成によれば、十分な精度を確保することができる場合には、初期偏位ベクトルを基準にした直接勾配法により動きベクトルを検出することができ、十分な精度を確保できない場合には、初期偏位ベクトルを基準にして直接勾配法で求めた動きベクトルを基準にして、直接勾配法、簡易勾配法のうちでエラーの発生しない側で動きベクトルを検出することができ、一段と高い精度で動きベクトルを検出することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、従来に比して動きベクトル検出精度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施例を詳述する。
【実施例１】
【００３４】
（１）実施例の構成
図１は、本発明の実施例１の動きベクトル検出回路を示すブロック図である。この動きベクトル検出回路２１は、ビデオ信号ＳＶの動きベクトルＭＶを検出する。この動きベクトル検出回路２１において、図５及び図６について上述した動きベクトル検出回路１、１１と同一の構成は、対応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。なお以下においては説明の簡略化のために、ビデオ信号ＳＶの輝度信号Ｙから動きベクトルを検出する場合について説明するが、色差信号についても動きベクトルを検出するようにしてもよい。
【００３５】
この動きベクトル検出回路２１において、前置フィルタ２２は、輝度信号Ｙの高域成分を抑圧して出力し、動きベクトルの検出精度を向上する。なお前置フィルタ２２は、必要に応じて省略することができる。
【００３６】
フィールドメモリ２３は、前置フィルタ２２から出力される輝度信号Ｙ１を１フィールドの期間だけ遅延させて出力する。なおフィールドメモリに代えてフレームメモリを設けるようにしてフレーム間で動きベクトルを検出するようにしてもよい。
【００３７】
初期偏位ベクトル選択回路２４は、ベクトルメモリ２に格納された動きベクトルを用いて初期偏位ベクトルの候補を生成する。またフィールドメモリ２３から出力される前フィールドの輝度信号ＹＤをそれぞれ初期偏位ベクトルの候補で動き補正した後、前置フィルタ２２から出力される現フィールドの輝度信号Ｙ１との間でフィールド間差分値を計算し、このフィールド間差分値が最も小さくなる初期偏位ベクトルの候補を初期偏位ベクトルＶ１に設定する。
【００３８】
直接勾配法演算回路２５は、この初期偏位ベクトルを基準にして（１−１）式及び（１−２）式の演算処理を実行することにより、直接勾配法により動きベクトルＶ２を検出して出力する。より具体的に、直接勾配法演算回路２５は、初期偏位ベクトルの分だけ前フィールドの輝度信号ＹＤを動き補正した後、（１−１）式及び（１−２）式の演算処理を実行して動きベクトルＶ２を検出する。
【００３９】
加算回路２６は、この直接勾配法演算回路２５で検出した動きベクトルＶ２に初期偏位ベクトルＶ１を加算して動きベクトルＶ３を出力する。
【００４０】
簡易勾配法演算回路２７は、加算回路２６から出力される動きベクトルＶ３を基準にして（２−１）式及び（２−２）式の演算処理を実行することにより、簡易勾配法により動きベクトルＶ４を検出して出力する。
【００４１】
切替回路２８は、この簡易勾配法演算回路２７で検出した動きベクトルＶ４、又はＸ方向成分及びＹ方向成分が共に値０に設定された値０の動きベクトルを、比較回路２９の比較結果に基づいて選択出力する。なお図１では、この値０の動きベクトルを「０」により示す。
【００４２】
加算回路３０は、切替回路２８から出力される動きベクトルＶ５に、加算回路６から出力される動きベクトルＶ３を加算して動きベクトルＭＶを出力する。これによりこの動きベクトル検出回路２１では、切替回路２８で値０の動きベクトルが選択された場合には、初期偏位ベクトルＶ１を基準にして直接勾配法により求めた動きベクトルＭＶが出力される。また切替回路２８で、簡易勾配法演算回路２７で検出した動きベクトルＶ４が選択された場合には、初期偏位ベクトルＶ１を基準にして直接勾配法により動きベクトルＶ３を求め、さらにこの動きベクトルＶ３を基準にして簡易勾配法により求めた動きベクトルＭＶを出力し、この場合、初期偏位ベクトルを用いた直接勾配法と簡易勾配法との繰り返しにより動きベクトルＭＶを検出するように構成される。
【００４３】
差分累計回路３２は、加算回路２６から出力される動きベクトルＶ３により前フィールドの輝度信号ＹＤを動き補正した後、現フィールドの輝度信号Ｙ１との間でフィールド差分の絶対値和を計算する。ここでこのフィールド差分の絶対値和は、加算回路２６から出力される動きベクトルＶ３が精度の高いものである場合、小さな値となる。これにより差分累計回路３２は、加算回路２６から出力される動きベクトルＶ３の精度を示すパラメータをフィールド差分の絶対値和により検出する。なおフィールド差分の絶対値和に代えて、フィールド差分の２乗和等を適用するようにしてもよい。
【００４４】
比較回路２９は、この差分累計回路３２で求められたパラメータを所定の判定基準値αで判定する。またこのパラメータが判定基準値αより小さい場合、すなわち加算回路２６から出力される動きベクトルＶ３が十分な精度を有している場合、値０の動きベクトルを選択出力するように切替回路２８の動作を制御する。これに対してこのパラメータが判定基準値αより大きい場合、すなわち加算回路２６から出力される動きベクトルＶ３が十分な精度を有していない場合、簡易勾配法演算回路２７で求めた動きベクトルＶ５を選択出力するように切替回路２８の動作を制御する。
【００４５】
（２）実施例の動作
以上の構成において、この動きベクトル検出回路２１では、初期偏位ベクトル選択回路２４において、ベクトルメモリ２に保持された過去に検出した動きベクトルＭＶから初期偏位ベクトルの候補が生成され、この初期偏位ベクトルの候補から初期偏位ベクトルＶ１が検出される。またこの検出した初期偏位ベクトルＶ１に基づいて、直接勾配法演算回路２５において、直接勾配法による動きベクトルＶ２が検出され、この動きベクトルＶ２が初期偏位ベクトルＶ１と加算回路２６で加算される。
【００４６】
これによりこの動きベクトル検出回路２１では、初期偏位ベクトルＶ１を用いて直接法による動きベクトルＶ３が検出される。
【００４７】
動きベクトル検出回路２１では、差分累計回路３２において、この初期偏位ベクトルＶ１を用いた直接法による動きベクトルＶ３により前フィールドの輝度信号ＹＤを動き補正してフィールド差分の絶対値和が計算され、この動きベクトルＶ３の精度を示すパラメータが検出される。また比較回路２９において、このフィールド差分の絶対値和を所定の判定基準値αにより判定して、このフィールド差分の絶対値和の値が小さく、動きベクトルＶ３の精度が十分であると判定される場合には、この動きベクトルＶ３が、加算回路３０を介して動きベクトルＭＶとして出力される。
【００４８】
しかしながら直接勾配法では、水平方向又は垂直方向に画像勾配が無い場合に動きベクトルの検出エラーが発生する。また動きが急変した場合には、この初期偏位ベクトルＶ１を用いた直接法による動きベクトルＶ３では、動きの変化に追従して精度良く動きベクトルを検出できなくなる。
【００４９】
動きベクトル検出回路２１では、このような場合には、差分累計回路３２で検出されるフィールド差分の絶対値和の値が大きくなることになる。そこで動きベクトル検出回路２１では、フィールド差分の絶対値和の値が大きく、動きベクトルＶ３の精度が不十分であると判定される場合には、この動きベクトルＶ３を基準にして簡易勾配法演算回路２７で動きベクトルＶ５が求められ、加算回路３０において、この簡易勾配法による動きベクトルＶ５に基準となった動きベクトルＶ３が加算されて動きベクトルＭＶが求められる。
【００５０】
これによりこの動きベクトル検出回路２１では、初期偏位ベクトルを用いた直接勾配法により精度良く動きベクトルを検出できない場合、さらにこの初期偏位ベクトルを用いた直接勾配法による動きベクトルＶ３を基準にした簡易勾配法により動きベクトルＭＶが検出され、高い精度で、さらには動きの変化に対して追従性良く、動きベクトルＭＶを検出することができる。
【００５１】
また直接勾配法と簡易勾配法との繰り返しによる構成であることから、直接勾配法の繰り返しによる構成に比して、全体構成を簡略化することができる。
【００５２】
（３）実施例の効果
以上の構成によれば、初期偏位ベクトルを基準にした勾配法により動きベクトルを検出するようにして、精度が不足する場合にはさらに勾配法を適用することにより、従来に比して簡易な構成で動きベクトル検出精度を向上することができる。
【００５３】
またフィールド間差分値の絶対値和を判定基準値で判定して動きベクトルの検出精度を判定することにより、簡易かつ確実に、十分な精度を確保することができるか否か判定することができる。
【実施例２】
【００５４】
図２は、本発明の実施例２の動きベクトル検出回路を示すブロック図である。この動きベクトル検出回路４１において、上述した動きベクトル検出回路１、１１、２１と同一の構成は、対応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。
【００５５】
この動きベクトル検出回路４１において、切替回路４２は、１つの動きベクトルＭＶを検出する１周期の前半の期間で、初期偏位ベクトル選択回路２４から出力される初期偏位ベクトルＶ１を選択出力するのに対し、後半の期間で、加算回路３０から出力される動きベクトルＶ３を選択出力する。
【００５６】
勾配法演算回路４３は、切替回路４２から出力される初期偏位ベクトルＶ１、動きベクトルＶ３を基準にして勾配法により動きベクトルＶ２（Ｖ４）を検出する。すなわち勾配法演算回路４３は、１つの動きベクトルＭＶを検出する１周期の前半の期間で、切替回路４２から出力される初期偏位ベクトルＶ１により前フィールドの輝度信号ＹＤを動き補正した後、直接勾配法により動きベクトルＶ２を検出して出力する。またこの１つの動きベクトルＭＶを検出する１周期の後半の期間で、切替回路４２から出力される動きベクトルＶ３により前フィールドの輝度信号ＹＤを動き補正した後、勾配法により動きベクトルＶ４を検出して出力する。
【００５７】
勾配法演算回路４３は、この動きベクトルＶ３を基準にした動きベクトルＶ４の検出処理を、エッジ検出回路４４によるエッジ検出結果に基づいて、直接勾配法と簡易勾配法とで演算処理を切り換えて実行する。
【００５８】
この動きベクトル検出回路４１では、１つの動きベクトルＭＶを検出する１周期の前半の期間で、この勾配法演算回路４３で検出される動きベクトルＶ２が切替回路２８を介して加算回路３０に入力され、生成基準の初期偏位ベクトルＶ１と加算される。またこの加算回路３０から出力される動きベクトルＶ３の精度が差分累計回路３２、比較回路２９で判定され、精度が高い場合には、続く１つの動きベクトルＭＶを検出する１周期の後半の期間で、切替回路２８から値０の動きベクトル「０」が選択出力され、これにより勾配法による動きベクトルの繰り返しの検出を省略して、初期偏位ベクトルＶ１を基準にして直接勾配法により検出した動きベクトルＶ３が動きベクトルＭＶに設定されて出力される。
【００５９】
これに対して前半の期間で検出した動きベクトルＶ３の精度が低い場合には、この後半の期間で勾配法演算回路４３で検出した動きベクトルＶ４が切替回路２８より加算回路３０に入力され、生成基準の動きベクトルＶ３と加算される。またこの加算結果による動きベクトルＶ５が動きベクトルＭＶに設定されて出力される。
【００６０】
これによりこの動きベクトル検出回路４１では、繰り返し勾配法を適用する場合には、勾配法演算回路４３における繰り返しの処理により動きベクトルを検出する。
【００６１】
図３は、勾配法演算回路４３及びエッジ検出回路４４の構成を示すブロック図である。勾配法演算回路４３は、初期偏位ベクトルＶ１、動きベクトルＶ３によりそれぞれ前フィールドの輝度信号ＹＤを動き補正する。また現フィールドの輝度信号Ｙ１を用いて水平方向及び垂直方向の画像勾配ΔＸ、ΔＹを求め、また動き補正した輝度信号ＹＤ、現フィールドの輝度信号Ｙ１を用いてフィールド間差分値Δｔを求める。
【００６２】
なおここで図４に示すように、勾配法演算回路４３は、画像勾配ΔＸ、ΔＹの計算対象が画素Ａである場合、この画素Ａに対して水平方向に隣接する画素Ｂ及びＣとの間で、これら画素Ｂ及びＣの符号により画素値を表して、ΔＸ＝（Ｃ−Ｂ）／２の演算処理を実行することにより、水平方向の画像勾配ΔＸを計算する。また同様に、垂直方向に隣接する画素Ｄ及びＥとの間で、これら画素Ｄ及びＥの符号により画素値を表して、ΔＹ＝（Ｅ−Ｄ）／２の演算処理を実行することにより、水平方向の画像勾配ΔＹを計算する。
【００６３】
勾配法演算回路４３は、これら画像勾配ΔＸ、ΔＹ、フィールド間差分値Δｔをそれぞれ遅延回路（Ｄ）５４、５５、５６で遅延させてタイミングの一致を図る。勾配法演算回路４３は、乗算回路５８、５９で、それぞれ画像勾配ΔＸ、ΔＹを２乗して第１の中間演算値（ΔＸ）2 、（ΔＹ）2 を生成し、続く積算回路６１、６２で乗算回路５８、５９の出力値を積算してこれら第１の中間演算値（ΔＸ）2 、（ΔＹ）2 の積算値Σ（ΔＸ）2
、Σ（ΔＹ）2 を計算する。
【００６４】
また乗算回路６３で、画像勾配ΔＸ、ΔＹを乗算した後、続く積算回路６４で積算し、第１の中間演算値ΔＸ×ΔＹの積算値ΣΔＸ×ΔＹを計算する。また乗算回路６５、６６でそれぞれ画像勾配ΔＸ、ΔＹにフィールド間差分値Δｔを乗算した後、続く積算回路６７、６８でそれぞれ積算し、第１の中間演算値ΔＸ×Δｔ、ΔＹ×Δｔの積算値ΣΔＸ×Δｔ、ΣΔＹ×Δｔを計算する。
【００６５】
選択回路ＳＥＬ１、ＳＥＬ２は、エッジ検出回路４４の制御により、積算回路６１、６２から出力される画像勾配ΔＸ、ΔＹの２乗積算値Σ（ΔＸ）2 、Σ（ΔＹ）2 又は値１の固定値を選択出力する。
【００６６】
選択回路ＳＥＬ３は、エッジ検出回路４４の制御により、積算回路６４から出力される画像勾配ΔＸ、ΔＹの乗算値ΔＸ×ΔＹの積算値ΣΔＸ×ΔＹ又は値０の固定値を選択出力する。
【００６７】
乗算回路７２は、選択回路ＳＥＬ１、ＳＥＬ２の乗算値を出力する。従って乗算回路７２は、選択回路ＳＥＬ１、ＳＥＬ２が共に値１の固定値を出力していない場合、Ｘ方向の画像勾配ΔＸの２乗積算値Σ（ΔＸ）2 とＹ方向の画像勾配ΔＹの２乗積算値Σ（ΔＹ）2 との乗算値Σ（ΔＸ）2 ×Σ（ΔＹ）2 を出力する。これに対して選択回路ＳＥＬ１のみが値１の固定値を出力している場合には、Ｘ方向の画像勾配ΔＸの２乗積算値Σ（ΔＸ）2 を出力し、選択回路ＳＥＬ２のみが値１の固定値を出力している場合には、Ｙ方向の画像勾配ΔＹの２乗積算値Σ（ΔＹ）2 を出力する。また選択回路ＳＥＬ１、ＳＥＬ２が共に値１の固定値を出力している場合には、値１を出力する。
【００６８】
乗算回路７３は、選択回路ＳＥＬ３の出力値を２乗して出力する。これにより乗算回路７３は、選択回路ＳＥＬ３が値０の固定値を出力していない場合には、Ｘ方向の画像勾配ΔＸとＹ方向の画像勾配ΔＹとの乗算値の２乗積算値Σ（ΔＸ×ΔＹ）×Σ（ΔＸ×ΔＹ）を出力し、選択回路ＳＥＬ３が値０の固定値を出力している場合には、値０を出力する。
【００６９】
減算回路７４は、乗算回路７２の出力値から乗算回路７３の出力値を減算する。従って減算回路７４は、選択回路ＳＥＬ１、ＳＥＬ２が共に値１の固定値を出力していない場合であって、かつ選択回路ＳＥＬ３が値０の固定値を出力していない場合、（１−１）及び（１−２）における分母の値Ｆに対応する減算値である、２乗積算値Σ（ΔＸ）2 、Σ（ΔＹ）2 の乗算値Σ（ΔＸ）2 ×Σ（ΔＹ）2 から、Ｘ方向の画像勾配ΔＸとＹ方向の画像勾配ΔＹとの乗算値の２乗積算値Σ（ΔＸ×ΔＹ）×Σ（ΔＸ×ΔＹ）を減算した減算値Ｆ１（＝Σ（ΔＸ）2 ×Σ（ΔＹ）2 −Σ（ΔＸ×ΔＹ）×Σ（ΔＸ×ΔＹ））を出力する。
【００７０】
これに対して選択回路ＳＥＬ１のみが値１の固定値を出力している場合にあって、選択回路ＳＥＬ３が値０の固定値を出力している場合、Ｙ方向の画像勾配ΔＹの２乗積算値Σ（ΔＹ）2 を出力する。また選択回路ＳＥＬ２のみが値１の固定値を出力している場合にあって、選択回路ＳＥＬ３が値０の固定値を出力している場合、Ｘ方向の画像勾配ΔＸの２乗積算値Σ（ΔＸ）2 を出力する。また選択回路ＳＥＬ１、ＳＥＬ２が共に値１の固定値を出力し、選択回路ＳＥＬ３が値０の固定値を出力している場合、値１を出力する。
【００７１】
乗算回路７５は、選択回路ＳＥＬ２の出力値と積算回路６７の出力値ΣΔＸ×Δｔを乗算する。従って乗算回路７５は、選択回路ＳＥＬ２が値１の固定値を出力していない場合、２乗積算値Σ（ΔＹ）2 と積算回路６７の出力値ΣΔＸ×Δｔとの乗算値Σ（ΔＹ）2 ×（ΣΔＸ×Δｔ）を出力する。また選択回路ＳＥＬ２が値１の固定値を出力している場合、積算回路６７の出力値ΣΔＸ×Δｔを出力する。
【００７２】
乗算回路７６は、選択回路ＳＥＬ３の出力値と積算回路６７の出力値ΣΔＸ×Δｔを乗算する。従って乗算回路７６は、選択回路ＳＥＬ３が値０の固定値を出力していない場合、積算回路６４の出力値Σ（ΔＸ×ΔＹ）と、積算回路６７の出力値ΣΔＸ×Δｔとの乗算値Σ（ΔＸ×ΔＹ）×（ΣΔＸ×Δｔ）を出力する。これに対して選択回路ＳＥＬ３が値０の固定値を出力している場合、値０を出力する。
【００７３】
減算回路７７は、乗算回路７５の出力値から乗算回路７６の出力値を減算し、減算値を出力する。従って減算回路７７は、選択回路ＳＥＬ１、ＳＥＬ２が共に値１の固定値を出力していない場合であって、選択回路ＳＥＬ１、ＳＥＬ２が値１の固定値を出力していない場合、（１−１）式の分子に対応する減算値Ｇ１（＝（Σ（ΔＹ）2 ×ΣΔＸ×Δｔ）−（Σ（ΔＸ×ΔＹ）×ΣΔＸ×Δｔ）を出力する。これに対して選択回路ＳＥＬ２、ＳＥＬ３がそれぞれ値１、値０の固定値を出力している場合、積算回路６７の出力値Ｇ２（＝Σ（ΣΔＸ×Δｔ））を出力する。
【００７４】
乗算回路７８は、選択回路ＳＥＬ３の出力値と積算回路６８の出力値ΣΔＹ×Δｔを乗算する。従って乗算回路７８は、選択回路ＳＥＬ３が値０の固定値を出力していない場合、積算回路６８の出力値Σ（ΔＸ×ΔＹ）と、積算回路６８の出力値ΣΔＹ×Δｔとの乗算値Σ（ΔＸ×ΔＹ）×（ΣΔＹ×Δｔ）を出力する。これに対して選択回路ＳＥＬ３が値０の固定値を出力している場合、値０を出力する。
【００７５】
乗算回路７９は、選択回路ＳＥＬ１の出力値と積算回路６８の出力値ΣΔＹ×Δｔを乗算する。従って乗算回路７９は、選択回路ＳＥＬ１が値１の固定値を出力していない場合、積算回路６１の出力値Σ（ΔＸ）2 と積算回路６８の出力値ΣΔＸ×Δｔとの乗算値Σ（ΔＸ）2 ×（ΣΔＹ×Δｔ）を出力する。これに対して選択回路ＳＥＬ１が値１の固定値を出力している場合、積算回路６８の出力値ΣΔＸ×Δｔを出力する。
【００７６】
減算回路８０は、乗算回路７８の出力値から乗算回路７９の出力値を減算し、減算値を出力する。従って減算回路８０は、選択回路ＳＥＬ１、ＳＥＬ２が値１の固定値を出力していない場合、（１−２）式の分子に対応する減算値Ｈ１（＝（Σ（ΔＸ）2 ×ΣΔＹ×Δｔ）−（Σ（ΔＸ×ΔＹ）×ΣΔＹ×Δｔ）を出力する。これに対して選択回路ＳＥＬ１、ＳＥＬ３がそれぞれ値１、値０の固定値を出力している場合、積算回路６８の出力値Ｈ２（ΣΔＹ×Δｔ）を出力する。
【００７７】
選択回路ＳＥＬ４は、エッジ検出回路４４の制御により、減算回路７７の出力値又は値０を選択する。選択回路ＳＥＬ５は、エッジ検出回路４４の制御により、減算回路８０の出力値又は値０を選択する。
【００７８】
割り算回路８２は、減算回路７７の出力値を減算回路７４の出力値で割り算する。従って減算回路８０は、選択回路ＳＥＬ１〜ＳＥＬ５の全てが固定値を出力していない場合、（１−１）式の演算処理によるＸ方向の動きベクトルＶｘを計算して出力する。これに対して選択回路ＳＥＬ４が固定値を出力している場合には、値０によるＸ方向の動きベクトルＶｘを出力する。また選択回路ＳＥＬ２、ＳＥＬ３のみが固定値を出力している場合には、この場合の、減算回路７７からの出力値Ｇ２（＝Σ（ΣΔＸ×Δｔ））を減算回路７４からの出力値Σ（ΔＸ）2 で割り算する。ここでこの割り算値は、（２−１）式による割り算値と等しい値になる。これによりこの場合、割り算回路８２は、簡易勾配法によるＸ方向の動きベクトルＶｘを出力する。
【００７９】
割り算回路８３は、減算回路８０の出力値を減算回路７４の出力値で割り算する。従って減算回路８３は、選択回路ＳＥＬ１〜ＳＥＬ５の全てが固定値を出力していない場合、（１−２）式の演算処理によるＹ方向の動きベクトルＶｙを計算して出力する。これに対して選択回路ＳＥＬ５が固定値を出力している場合には、値０によるＸ方向の動きベクトルＶｘを出力する。また選択回路ＳＥＬ１、ＳＥＬ３のみが固定値を出力している場合には、この場合の、減算回路８０からの出力値Ｈ２（＝Σ（ΣΔＹ×Δｔ））を減算回路７４からの出力値Σ（ΔＹ）2 で割り算する。ここでこの割り算値は、（２−２）式による割り算値と等しい値になる。これによりこの場合、割り算回路８３は、簡易勾配法によるＹ方向の動きベクトルＶｙを出力する。
【００８０】
エッジ検出回路４４は、１つの動きベクトルＭＶを検出する１周期の前半の期間では、直接勾配法により動きベクトルＶｘ,Ｖｙを検出するように選択回路ＳＥＬ１〜ＳＥＬ５を制御する。これに対して１つの動きベクトルＭＶを検出する１周期の後半の期間では、直接勾配法と簡易勾配法とでエラーの発生しない側で動きベクトルＶｘ,Ｖｙを検出するように選択回路ＳＥＬ１〜ＳＥＬ５を制御する。
【００８１】
すなわち前半の期間ではそれぞれ前段の演算結果を出力するように選択回路ＳＥＬ１〜ＳＥＬ５を制御する。これに対して後半の期間では、積算回路６１、６２から出力される画像勾配ΔＸ、ΔＹの２乗積算値Σ（ΔＸ）2 、Σ（ΔＹ）2 を所定の判定基準値α１、α２で判定することにより、Ｘ方向及びＹ方向の画像勾配の大きさを判定する。またこの判定結果に基づいて選択回路ＳＥＬ１〜ＳＥＬ５を制御する。なお判定基準値α１、α２は、値０に近い値０より大きな値である。
【００８２】
ここでエッジ検出回路４４は、Ｘ方向の画像勾配ΔＸの２乗積算値Σ（ΔＸ）2 が判定基準値α１以上であって、かつＹ方向の画像勾配ΔＹの２乗積算値Σ（ΔＹ）2 が判定基準値α２以上の場合、選択回路ＳＥＬ１〜ＳＥＬ５からそれぞれ直前の演算回路の出力値を出力するように、これら選択回路ＳＥＬ１〜ＳＥＬ５を制御する。これによりエッジ検出回路４４は、直接勾配法により動きベクトルを検出するように選択回路ＳＥＬ１〜ＳＥＬ５を設定して動きベクトルＶを出力する。
【００８３】
これに対してＸ方向の画像勾配ΔＸの２乗積算値Σ（ΔＸ）2 が判定基準値α１未満であって、かつＹ方向の画像勾配ΔＹの２乗積算値Σ（ΔＹ）2 が判定基準値α２以上の場合、選択回路ＳＥＬ４から値０を出力するように設定し、Ｘ方向の動きベクトルＶｘを値０で出力する。またＹ方向については簡易勾配法により動きベクトルを検出するように、選択回路ＳＥＬ１〜ＳＥＬ３を制御する。すなわちこの場合、選択回路ＳＥＬ１、ＳＥＬ３からそれぞれ値１、値０を出力するように、また選択回路ＳＥＬ２からＹ方向の画像勾配ΔＹの２乗積算値Σ（ΔＹ）2 を出力するように、これら選択回路ＳＥＬ１〜ＳＥＬ３を制御する。
【００８４】
これに対してＸ方向の画像勾配ΔＸの２乗積算値Σ（ΔＸ）2 が判定基準値α１以上であって、かつＹ方向の画像勾配ΔＹの２乗積算値Σ（ΔＹ）2 が判定基準値α２未満の場合、選択回路ＳＥＬ５から値０を出力するように設定し、Ｙ方向の動きベクトルＶｙを値０で出力する。またＸ方向については簡易勾配法により動きベクトルを検出するように、選択回路ＳＥＬ１〜ＳＥＬ３を制御する。すなわちこの場合、選択回路ＳＥＬ２、ＳＥＬ３からそれぞれ値１、値０を出力するように、また選択回路ＳＥＬ１からＸ方向の画像勾配ΔＸの２乗積算値Σ（ΔＸ）2 を出力するように、これら選択回路ＳＥＬ１〜ＳＥＬ３を制御する。
【００８５】
これに対してＸ方向の画像勾配ΔＸの２乗積算値Σ（ΔＸ）2 が判定基準値α１未満であって、かつＹ方向の画像勾配ΔＹの２乗積算値Σ（ΔＹ）2 が判定基準値α２未満の場合、選択回路ＳＥＬ４、ＳＥＬ５から共に値０を出力するように設定し、Ｘ方向及びＹ方向の動きベクトルＶｘ及びＶｙを値０で出力する。
【００８６】
これによりこの勾配法演算回路４３は、Ｘ方向及びＹ方向の双方に画像勾配がある場合、直接勾配法により動きベクトルを検出するのに対し、直接勾配法ではエラーが発生する場合であるＸ方向及びＹ方向の何れかに画像勾配が無い場合、それぞれ簡易勾配法により動きベクトルを検出する。
【００８７】
これに対してエッジ検出回路４４は、１つの動きベクトルＭＶを検出する１周期の後半の期間では、簡易勾配法により動きベクトルを検出するように選択回路ＳＥＬ１〜ＳＥＬ５を設定し、確実に動きベクトルの検出エラーを回避する。
【００８８】
この実施例によれば、１つの勾配演算回路で繰り返し動きベクトルを検出することにより、簡易な構成で動きベクトルを検出することができる。
【００８９】
またこのときこの初期偏位ベクトルを基準にした直接勾配法により動きベクトルを検出するようにして、精度が不足する場合には、直接勾配法、簡易勾配法のうちでエラーの発生しない側でさらに動きベクトルを検出することにより、一段と動きベクトルの検出精度を向上することができる。
【実施例３】
【００９０】
なお上述の実施例１では、それぞれ直接勾配法及び簡易勾配法による演算回路をそれぞれ設ける場合について述べたが、本発明はこれに限らず、実施例２と同様に、１つの演算回路で繰り返し演算処理して直接勾配法及び簡易勾配法による演算回路を１つの回路で構成するようにしてもよい。
【００９１】
なお上述の実施例２においては、１つの勾配法演算回路で動きベクトルの検出を繰り返す場合について述べたが、本発明はこれに限らず、実施例１と同様に、動きベクトルの検出回路を個別に設けるようにしてもよい。
【００９２】
また上述の実施例２においては、画像勾配の２乗積算値を判定して画像勾配の有無を判定する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、画素単位の画像勾配を絶対値化して判定する場合、さらにはこの絶対値を積算して判定する場合等、画像勾配の検出方法にあっては、種々の手法を適用することができる。
【００９３】
また上述の実施例においては、初めに直接勾配法を適用して動きベクトルを検出し、精度が不足する場合には、簡易勾配法をさらに適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、直接勾配法と簡易勾配法との適用順序を入れ替えて初めに簡易勾配法を適用し、精度が不足する場合さらに直接勾配法を適用するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は、映像信号の各種処理に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の実施例１の動きベクトル検出回路を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例２の動きベクトル検出回路を示すブロック図である。
【図３】図２の動きベクトル検出回路における勾配法演算回路を示すブロック図である。
【図４】図３の勾配法演算回路の動作の説明に供する平面図である。
【図５】従来の動きベクトル検出回路を示すブロック図である。
【図６】勾配法を繰り返し適用する場合の動きベクトル検出回路を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００９６】
１、１１、２１、４１……動きベクトル検出回路、２……ベクトルメモリ、３、２４……初期偏位ベクトル選択部、４、２５……直接勾配法演算回路、５、１３、１５、２６、３０……加算回路、１２、１４、２７……簡易勾配法演算回路、２８……切替回路、２９……比較回路、３２……差分累計回路、４３……勾配法演算回路
【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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【図６】
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