(57)【要約】【課題】動画像の動き情報の検出を行う動きベクトル検出装置であり、小面積の動きがマクロブロック内部に存在した場合でも、本来検出されるべき正しい動きベクトルを効果的に検出する動きベクトル検出装置を得る。【解決手段】フレーム間の差分の絶対値をあらかじめ設定されている閾値と比較し、注目画素以外のフレーム差分において、与えられた閾値より大きな差分絶対値は、各小領域毎の累算から除外することにより、本来検出されるべきベクトル方向の差分絶対値の累積が他の間違ったベクトルより大きくならないようにする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動画像の動き情報の検出を行う動きベクトル検出装置であり、１フレーム期間入力信号を遅延させる遅延手段と、予め設定されている複数のベクトルを求めるため、入力された映像信号と１フレーム遅延信号を指定された時間だけ水平または垂直に移動させる第１及び第２の映像シフト手段と、前記第１及び第２の映像シフト手段の出力信号の差の絶対値を求める差分絶対値手段と、注目する画素周辺の同一方向の差分絶対値を累積するべく、設定された期間前記差分絶対値を累積する累積手段と、前記予め設定された複数のベクトルの中から前記累積結果の最小値を求める最小値検出手段と、外部より設定可能な第１の閾値と前記最小値を比較する第１の比較手段により、前記第１の閾値より前記最小値が小さい場合に前記最小値を与える動きベクトルを、注目する画素に対する動きベクトルであると判定する、動きベクトル検出装置において、外部より設定可能な第２の閾値と前記差分絶対値を比較する第２の比較手段を有し、注目画素以外の差分絶対値が与えられた閾値より大きい場合に、該当する差分絶対値を累積から除外するよう前記累積手段を制御することを特徴とする動きベクトル検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の動きベクトル検出装置において、第２の比較手段の結果、注目画素の差分絶対値が与えられた閾値より大きい場合に、該当する方向を動きベクトルの候補から除外するよう前記最小値検出手段を制御することを特徴とする動きベクトル検出装置。
【請求項３】
請求項１及び２に記載の動きベクトル検出装置において、前記第１及び第２の映像シフト手段より出力された夫々の映像信号の水平または垂直の傾きを求める第１及び第２の遅延手段と第１及び第２の演算手段と、前記求められた傾きの１フレーム間の差分の絶対値を求める第２の差分絶対値手段と、注目する画素周辺に設定された期間前記第２の差分絶対値を累積する第２の累積手段と、外部より設定可能な第３の閾値と前記第２の累積値を比較する第３の比較手段を有し、第２の累積値が与えられた第３の閾値より大きい場合に、該当する方向を動きベクトルの候補から除外するよう前記最小値検出手段を制御することを特徴とする動きベクトル検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の動きベクトル検出装置において、入力された映像信号の傾きのフレーム差分である前記第２の差分絶対値と、外部より設定可能な第４の閾値を比較する第４の比較手段を有し、前記第２の差分絶対値が与えられた閾値より大きい場合に、該当する方向を動きベクトルの候補から除外するよう最小値検出手段を制御する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】
【発明の属する技術分野】
この発明はデジタルテレビジョン信号の動きベクトル検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のテレビジョン信号の動きベクトル検出装置は、テレビジョン画像を多数のブロック状の検出領域に分割し、動画像の前後フレーム間の対応する領域同士の相関を求めるブロックマッチング方式がある。図９は従来のブロックマッチング方式の概略図である。入力された映像信号はフレームメモリ１により、１フレーム遅延された後、減算器４にてフレーム差分が求められる。求められたフレーム差分は絶対値手段５により差分絶対値となる。この差分絶対値が累積手段６にて、ブロック状の検出領域期間累積される。つぎに、２つの画像を少しずつずらしながら、再度差分絶対値の累積を求める。これらを検出するべき動きベクトルの範囲内ですべて行い、最小値検出手段７によって、最小値を検出し、この最小値を動きベクトルとして出力するものである。（例えば非特許文献１参考）
また、入力映像の傾きを使用して動きベクトルを求める方法として、グラジエント方式と呼ばれるものを使用しているものもある。グラジエント方式では、注目画素の近辺の傾きと静止方向の差分値を用いて、動き量を求めるものであり、たとえば図１０のように水平方向１次元でのベクトルを考えた場合、移動量ｖ１、注目画素の傾きＥ＝ｘ１−ｘ２、静止方向のフレーム差分Ｆ＝ｘ１−ｙ１とすると、Ｆ＝−ｖ１ｘＥと示すことができる。（例えば非特許文献１参考、特許文献１参照。）。
【０００３】
【非特許文献１】
吹抜  敬彦、“画像のデジタル信号処理”、日刊工業新聞社（２２３、２２４ページ）
【特許文献１】
特開昭６１−７０８８２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の動きベクトル検出回路は、図５に示すように、注目画素の近辺は１フレーム後も静止しているにも関わらず、動きを伴った画素が差分絶対値を累積するブロック内の周辺に移動してきた場合、各動きベクトルの累積値として本来静止ベクトルの累積値が最小となるはずが、上記動き画素が検出範囲に存在しない方向のベクトルｎの差分絶対値の累積値の方が小さくなってしまうという問題があった。
【０００５】
また、図６に示すように非常に信号レベルの近い波形が動きベクトルの検出範囲に存在した場合、本来は誤ったベクトルであるにも関わらず、差分絶対値の累積結果が小さく出てしまい、ベクトル検出を誤ってしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、周辺の画素情報を利用したブロックマッチングによる動きベクトル検出の精度を損なうことなく、注目画素の動きベクトルを精度よく検出する動きベクトル検出装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る動きベクトル検出装置は、１フレーム期間入力信号を遅延させる遅延手段と、予め設定されている複数のベクトルを求めるため、入力された映像信号と１フレーム遅延信号を指定された時間だけ水平または垂直に移動させる第１及び第２の映像シフト手段と、第１及び第２の映像シフト手段の出力信号の差の絶対値を求める差分絶対値手段と、注目する画素周辺の同一方向の差分絶対値を累積するべく、設定された期間差分絶対値手段の出力を累積する累積手段と、予め設定された複数のベクトルの中から累積結果の最小値を求める最小値検出手段と、外部より設定可能な第１の閾値と最小値を比較する第１の比較手段により、閾値より小さい場合に最小値を与える動きベクトルを注目する画素に対する動きベクトルであると判定する、動きベクトル検出装置において、外部より設定可能な第２の閾値と差分絶対値を比較し、注目画素以外の差分絶対値が与えられた閾値より大きい場合に、該当する差分絶対値を累積から除外するよう前記累積手段を制御する第２の比較手段を有する動きベクトル検出装置。
【０００８】
本発明に係る動きベクトル検出装置は、第２の比較手段の結果、注目画素の差分絶対値が与えられた閾値より大きい場合に、該当する方向を動きベクトルの候補から除外するよう前記最小値検出手段を制御する第２の比較手段を有する動きベクトル検出装置。
【０００９】
本発明に係る動きベクトル検出装置は、第１及び第２の映像シフト手段より出力された夫々の映像信号の水平または垂直の傾きを求める第１及び第２の遅延手段と第１及び第２の演算手段と、求められた傾きの１フレーム間の差分の絶対値を求める第２の差分絶対値手段と、注目する画素周辺に設定された期間第２の差分絶対値手段の出力を累積する第２の累積手段と、外部より設定可能な第３の閾値と第２の累積値を比較し、第２の累積値が与えられた第３の閾値より大きい場合に、該当する方向を動きベクトルの候補から除外するよう前記最小値検出手段を制御する第３の比較手段を有する動きベクトル検出装置。
【００１０】
本発明に係る動きベクトル検出装置は、入力された映像信号の傾きのフレーム差分である第２の差分絶対値手段の出力と、外部より設定可能な第４の閾値を比較し、第２の差分絶対値が与えられた閾値より大きい場合に、該当する方向を動きベクトルの候補から除外するよう最小値検出手段を制御する第４の比較手段を有する動きベクトル検出装置。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
【００１２】
（実施の形態１）
以下に、本発明の請求項１に記載された発明の実施の形態について、図１及び図５、図７を用いて説明する。
【００１３】
図１は本発明の第１の実施例を示す構成図である。入力された映像信号１００はフレームメモリ１を用いて１映像期間遅延される。次に、動きベクトルの方向との相関を検出するために、現入力信号１００と１フレーム遅延信号１０７は、制御信号１０１と映像シフト器によって、動きベクトルに一致した分だけ映像を水平または垂直移動させられる。制御信号１０１は、検出するべき動きベクトルと１対１に対応しており、本制御信号により、現在どの動きベクトルの演算を行っているかが同時に判別可能である。また、映像シフト手段は、１水平映像期間遅延できるラインメモリや１画素分遅延できるレジスタなどと制御信号１０１による選択手段などによって構成可能である。このようにして、ある方向にシフトされた画素同士の差分の絶対値を減算器４と絶対値手段５とで求める。さらに、累積手段６によって、ある一定期間累積する事によって、図７に示されるように注目画素周辺の同一ベクトル方向の差分絶対値を累積する。図７では、ある動きベクトルに関して、注目画素周辺の１５画素分の差分の絶対値が累積されている場合の概念図を示す。このとき比較器９によって、注目画素以外の画素の差分絶対値がある閾値を超えていた場合、累積から除外する制御信号を発生させる。この作業を設定された複数のベクトルに関して実行し、最小値検出手段７によって、差分の絶対値の累積が最小となるベクトルを求め、さらに比較器８によって最小値が閾値より小さい場合に注目画素に該当するベクトルとして出力する。この時、比較器９が存在しない場合、例えば図５に示されるように、注目画素近辺はほとんど静止しているにも関わらず、累積期間周辺の画素に非常にレベル差の大きい動きがあった場合、本来なら静止方向を示すベクトルと一致する差分絶対値の累積が最小となるべきところが、動きのある画素を含まない方向のベクトルが最小値となってしまうことがある。そこで、比較器９により、注目画素以外で著しく差分絶対値が大きい場合は累積から除外する事で本来のベクトルを精度良く検出する事が可能となる。
【００１４】
（実施の形態２）
以下に、本発明の請求項２に記載された発明の実施の形態について、図２を用いて説明する。
【００１５】
図２は第２の実施例を示す構成図である。第１の実施例と同様に、動きベクトル方向の画素単位の差分絶対値を計算したあと、注目画素以外で非常に大きな差分絶対値が累積対象から除かれ累積手段６によって累積される。同様に比較器９によって、注目画素が非常に大きな差分絶対値をもつ場合、最小値検出手段１０による最小値検出から除外する。そして、比較器８によって最小値が設定された閾値より小さい場合に注目画素に該当するベクトルとして出力する。これにより、注目画素が非常に大きな差分をもつにも関わらず、周辺の画素のフレーム差分が非常に小さい場合にも誤ったベクトルを検出することなく、正しいベクトルを精度良く検出することが可能となる。
【００１６】
（実施の形態３）
以下に、本発明の請求項３に記載された発明の実施の形態について、図３、図６、図８を用いて説明する。
【００１７】
図３は第３の実施例を示す構成図である。第１及び第２の実施例と同様に、動きベクトル方向の画素単位の差分絶対値を計算し、注目画素周辺を含むある一定期間累積する。次に、遅延手段１１と減算器１３により、１フレーム遅延後とベクトル方向にシフトされた映像信号の水平または垂直の傾きを計算する。同様に遅延手段１２と減算器１８により、ベクトル方向にシフトされた現入力映像信号の水平または垂直の傾きを計算する。さらに、減算器１４と絶対値手段１５により、１フレーム間のベクトル方向シフトされた映像信号の傾きの差分の絶対値を計算する。通常の１フレーム間のベクトル方向差分の場合と同様に、注目画素周辺の累積を累積手段１６によって行う。次に比較器１７によって、この傾きの差分絶対値の累積値が設定された閾値を超えた場合に、差分絶対値の最小値検出回路１０から該当するベクトルを検出から除外する。そして、比較器８により、設定された閾値より検出された最小値が小さい場合に、注目画素に対する動きベクトルとして最小値に該当する動きベクトルを出力する。次に図６により、信号レベルが非常に近いが波形の傾きが異なる場合の差分の絶対値の累積がどのようになるかを説明する。図６（ａ）の波形の注目画素部分は、予め設定された動きベクトルの検出範囲を超えて図に対して水平方向に左に動きを伴っており、設定された動きベクトルの範囲内で検出される事は無い。さらに、注目画素と信号レベルが近いが傾きが異なる波形が、動きベクトルとしては水平方向に対して映像の動きと逆側に存在する。このような場合図６（ｂ）に示されるように、比較器８にて比較される閾値１０３より小さな値を持つ累積値を出力する場合が存在する。次に図８を用いて、信号レベルが違いが傾きが異なるような２つの波形の演算結果を説明する。２つの波形間の差分絶対値は｜ａ１−ｂ１｜、｜ａ２−ｂ２｜、｜ａ３−ｂ３｜であるが、図８（ｂ）のように、波形が交差する点に近いａ２，ｂ２では、差分の絶対値が小さく出てしまうことがある。次に、２つの波形の水平方向の傾きを求めた後の差分絶対値は、問題となっていたａ２，ｂ２の差分値は｜（ａ３−ａ２）−（ｂ３−ｂ２）｜となり、図８（ｂ）の様に差分絶対値が大きくなるため、傾きの差分絶対値を累積することにより、図６（ｂ）でおきていた極小点を最小値検出から除くことが可能となる。このように、信号レベルが非常に近いが傾きが異なる波形を含む動きベクトル検出の精度向上が可能となる。
【００１８】
（実施の形態４）
以下に、本発明の請求項４に記載された発明の実施の形態について、図４を用いて説明する。
【００１９】
図４は第４の実施例を示す構成図である。第１及び第２、第３の実施例と同様に、動きベクトル方向の画素単位の差分絶対値を計算し、注目画素周辺を含むある一定期間累積する。累積された結果が最小値検出手段１０に入力される。比較器９からは、画素単位での閾値判別により、累積手段６、最小値検出手段１０を制御する制御信号が出力される。また、絶対値手段１５からは、水平または垂直の傾きを用いた動きベクトル方向の差分の絶対値が出力され、累積手段１６、比較器１７により、同様に最小値検出手段１０を制御する。ここで、絶対値手段１５から出力される画素単位の傾きのフレーム差分が設定される閾値より大きい場合、該当する動きベクトルを最小値検出から除外する制御信号を最小値検出手段１０に出力する。最小値検出手段１０から出力される最小値が設定される閾値より小さい場合に該当する動きベクトルを注目画素の動きベクトルとして出力する。このように、画素ごとの信号レベルが非常に近く、また傾きも累積範囲内で一部のみが異なる波形の場合でも、誤った動きベクトルを出力することなく、動きベクトル検出の精度向上が可能となる。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、１フレーム期間入力信号を遅延させる遅延手段と、予め設定されている複数のベクトルを求めるため、入力された映像信号と１フレーム遅延信号を指定された時間だけ水平または垂直に移動させる第１及び第２の映像シフト手段と、第１及び第２の映像シフト手段の出力信号の差の絶対値を求める差分絶対値手段と、注目する画素周辺の同一方向の差分絶対値を累積するべく、設定された期間差分絶対値手段の出力を累積する累積手段と、予め設定された複数のベクトルの中から累積結果の最小値を求める最小値検出手段と、外部より設定可能な第１の閾値と最小値を比較する第１の比較手段により、閾値より小さい場合に最小値を与える動きベクトルを注目する画素に対する動きベクトルであると判定する、動きベクトル検出装置において、外部より設定可能な第２の閾値と差分絶対値を比較し、注目画素以外の差分絶対値が与えられた閾値より大きい場合に、該当する差分絶対値を累積から除外するよう前記累積手段を制御する第２の比較手段を有することにより、誤った動きのある画素を含まない方向のベクトルが最小値となることなく、正しいベクトルと一致する差分絶対値の累積が最小となる動きベクトル検出装置が可能となる。
【００２１】
また、本発明によれば、第２の比較手段の結果、注目画素の差分絶対値が与えられた閾値より大きい場合に、該当する方向を動きベクトルの候補から除外するよう前記最小値検出手段を制御する第２の比較手段を有することにより、注目画素が非常に大きな差分をもつにも関わらず、周辺の画素のフレーム差分が非常に小さい場合にも誤ったベクトルを検出することなく、正しいベクトルを精度良く検出することが可能となる。
【００２２】
また、本発明によれば、第１及び第２の映像シフト手段より出力された夫々の映像信号の水平または垂直の傾きを求める第１及び第２の遅延手段と第１及び第２の演算手段と、求められた傾きの１フレーム間の差分の絶対値を求める第２の差分絶対値手段と、注目する画素周辺に設定された期間第２の差分絶対値手段の出力を累積する第２の累積手段と、外部より設定可能な第３の閾値と第２の累積値を比較し、第２の累積値が与えられた第３の閾値より大きい場合に、該当する方向を動きベクトルの候補から除外するよう前記最小値検出手段を制御する第３の比較手段を有することにより、信号レベルが非常に近いが傾きが異なる波形を含む動きベクトル検出の精度向上が可能となる。
【００２３】
また、本発明によれば、入力された映像信号の傾きのフレーム差分である第２の差分絶対値手段の出力と、外部より設定可能な第４の閾値を比較し、第２の差分絶対値が与えられた閾値より大きい場合に、該当する方向を動きベクトルの候補から除外するよう最小値検出手段を制御する第４の比較手段を有することにより、画素ごとの信号レベルが非常に近く、また傾きも累積範囲内で一部のみが異なる波形の場合でも、誤った動きベクトルを出力することなく、動きベクトル検出の精度向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における動きベクトル検出装置のブロック図
【図２】本発明の実施の形態２における動きベクトル検出装置のブロック図
【図３】本発明の実施の形態３における動きベクトル検出装置のブロック図
【図４】本発明の実施の形態４における動きベクトル検出装置のブロック図
【図５】累積加算手段６の出力の第１の説明図
【図６】累積加算手段６の出力の第２の説明図
【図７】累積加算手段６の動作説明図
【図８】本発明実施の形態３における演算結果の波形図
【図９】従来例を示すブロック図
【図１０】動き量を示す波形図
【符号の説明】
１  フレームメモリ
２、３  映像シフト手段
４、１３、１４、１８  減算手段
５、１５  絶対値手段
６、１６  累積手段（累積加算器）
７、１０  最小値検出手段
８、９、１７、１９  比較手段
１１、１２  遅延手段
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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