(57)【要約】【課題】  本発明は、動きベクトル検出装置に関し、特にインタレース方式のビデオ信号で動きベクトルを検出する場合に適用して、簡易な構成により従来に比して一段と動きベクトルの誤検出を低減することができるようにする。【解決手段】  本発明は、フィールド間差分値ＤＦＤ１とフレーム間差分値ＤＦＤ２との比較結果に基づいて動きベクトルＶの検出基準を前フィールドと前フレームとで切り換えて動きベクトルＶを検出する。【選択図】        図１
2005229231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インタレース方式のビデオ信号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、
前記ビデオ信号を１フィールド遅延させて前フィールドのビデオ信号を出力する１フィールド遅延手段と、
前記ビデオ信号を１フレーム遅延させて前フレームのビデオ信号を出力する１フレーム遅延手段と、
前記ビデオ信号及び前記前フィールドのビデオ信号に基づいて、前記ビデオ信号のフィールド間差分値を検出するフィールド間の差分演算手段と、
前記ビデオ信号及び前記前フレームのビデオ信号に基づいて、前記ビデオ信号のフレーム間差分値を検出するフレーム間の差分演算手段と、
前記フィールド間差分値と前記フレーム間差分値とを比較して比較結果を出力する比較手段と、
前記比較結果に基づいて、所定の条件を満足する場合に前記前フィールドのビデオ信号に代えて前記前フレームのビデオ信号を出力する信号切替手段と、
前記信号切替手段から出力される前記前フィールドのビデオ信号又は前記前フレームのビデオ信号に基づいて、フィールド間又はフレーム間の動きベクトルを検出する動きベクトル検出手段とを備え、
前記所定の条件を満足する場合が、
前記フレーム間差分値が前記フィールド間差分値より小さい場合である
ことを特徴とする動きベクトル検出装置。
【請求項２】
前記ビデオ信号の隣接するフィールド間での映像の重心のずれを補正して前記１フィールド遅延手段に出力する重心補正手段を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の動きベクトル検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動きベクトル検出装置に関し、特にインタレース方式のビデオ信号で動きベクトルを検出する場合に適用することができる。本発明は、フィールド間差分値とフレーム間差分値との比較結果に基づいて動きベクトルの検出基準を前フィールドと前フレームとで切り替えて動きベクトルを検出することにより、簡易な構成により従来に比して一段と動きベクトルの誤検出を低減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においては、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させるようになされており、またテレビジョン信号のフォーマット変換においては、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ギクシャクとした動きを滑らかな動きに補正するようになされている。
【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）による動きベクトルの検出単位（すなわちマクロブロックである）にブロック化し、各ブロック毎に動きベクトルを検出するようになされており、例えば特開昭５５−１６２６８３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るようになされている。
【０００４】
このような各種の動きベクトル検出方法によりインタレース方式のビデオ信号で動きベクトルを検出する場合、従来、フィールド間で動きベクトル検出することにより、動き量が大きい場合の検出精度の劣化を防止するようになされている。すなわち、フレーム間ではフィールド間に比べて動き量が２倍となることにより、フレーム間で検出した動きベクトルの大きさは、フィールド間で検出した動きベクトルの大きさに比して２倍となり、動き量が大きい場合には動きベクトルの検出精度が劣化する。
【０００５】
しかしながらインタレース方式のビデオ信号においては、偶数フィールドと奇数フィールドとで映像の重心が垂直方向に１／２ラインずれることにより、フィールド間で動きベクトル検出する場合、事前に重心補正する必要がある。しかしながら、重心補正した場合にあっては、動き量が小さい場合、検出精度が劣化する。具体的には、例えば静止画のように動きが「０」の場合にあっても、重心補正によりフィールド間差分値は、値「０」になり得ず、これにより検出誤差が発生する。特に勾配法を用いた動きベクトル検出では、動きベクトルを演算により算出することにより、静止画であってもフィールド間差分値が「０」にはならず、また画像のエッジ成分がある場合は、静止画においても値「０」以外の動きベクトルが検出されることになる。
【０００６】
この問題を解決する１つの方法として、インタレース方式のビデオ信号をプログレッシブ方式のビデオ信号に変換して動きベクトルを検出する方法が考えられる。しかしながらプログレッシブ方式への変換処理においては、動画及び静止画で内挿処理を切り換え、静止画にあっては前フィールドのビデオ信号を用いるのに対して、動画にあっては結局、重心補正と同様に補間処理することにより、プログレッシブ方式のビデオ信号に変換して動きベクトルを検出する場合でも、動き量の小さな場合に、動きベクトルを誤検出する。
【特許文献１】特開昭５５−１６２６８３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】
【０００７】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、インタレース方式のビデオ信号で動きベクトルを検出する場合に、簡易な構成により従来に比して一段と動きベクトルの誤検出を低減することができる動きベクトル検出装置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】
【０００８】
係る課題を解決するため請求項１の発明においては、インタレース方式のビデオ信号の動きベクトルを検出する動きベクトル検出装置に適用して、ビデオ信号を１フィールド遅延させて前フィールドのビデオ信号を出力する１フィールド遅延手段と、ビデオ信号を１フレーム遅延させて前フレームのビデオ信号を出力する１フレーム遅延手段と、ビデオ信号及び前フィールドのビデオ信号に基づいて、ビデオ信号のフィールド間差分値を検出するフィールド間の差分演算手段と、ビデオ信号及び前フレームのビデオ信号に基づいて、ビデオ信号のフレーム間差分値を検出するフレーム間の差分演算手段と、フィールド間差分値とフレーム間差分値とを比較して比較結果を出力する比較手段と、比較結果に基づいて、所定の条件を満足する場合に前フィールドのビデオ信号に代えて前フレームのビデオ信号を出力する信号切替手段と、信号切替手段から出力される前フィールドのビデオ信号又は前フレームのビデオ信号に基づいて、フィールド間又はフレーム間の動きベクトルを検出する動きベクトル検出手段とを備え、所定の条件を満足する場合が、フレーム間差分値がフィールド間差分値より小さい場合であるようにする。
【０００９】
また請求項２の発明においては、請求項１の構成において、ビデオ信号の隣接するフィールド間での映像の重心のずれを補正して１フィールド遅延手段に出力する重心補正手段を備えるようにする。
【００１０】
請求項１の構成によれば、インタレース方式のビデオ信号の動きベクトルを検出する動きベクトル検出装置に適用して、ビデオ信号を１フィールド遅延させて前フィールドのビデオ信号を出力する１フィールド遅延手段と、ビデオ信号を１フレーム遅延させて前フレームのビデオ信号を出力する１フレーム遅延手段と、ビデオ信号及び前フィールドのビデオ信号に基づいて、ビデオ信号のフィールド間差分値を検出するフィールド間の差分演算手段と、ビデオ信号及び前フレームのビデオ信号に基づいて、ビデオ信号のフレーム間差分値を検出するフレーム間の差分演算手段と、フィールド間差分値とフレーム間差分値とを比較して比較結果を出力する比較手段と、比較結果に基づいて、所定の条件を満足する場合に前フィールドのビデオ信号に代えて前フレームのビデオ信号を出力する信号切替手段と、信号切替手段から出力される前フィールドのビデオ信号又は前フレームのビデオ信号に基づいて、フィールド間又はフレーム間の動きベクトルを検出する動きベクトル検出手段とを備え、所定の条件を満足する場合が、フレーム間差分値がフィールド間差分値より小さい場合であるようにすることにより、フィールド間差分値とフレーム間差分値との比較結果に基づいて動きベクトルの検出基準を前フィールドと前フレームとで切り替えて動きベクトルを検出することができ、簡易な構成により従来に比して一段と動きベクトルの誤検出を低減することができる。
【００１１】
また請求項２の構成によれば、請求項１の構成において、ビデオ信号の隣接するフィールド間での映像の重心のずれを補正して１フィールド遅延手段に出力する重心補正手段を備えるようにすることにより、フィールド間における映像の重心のずれによる動きベクトルの誤検出を防止することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、インタレース方式のビデオ信号で動きベクトルを検出する場合に、簡易な構成により従来に比して一段と動きベクトルの誤検出を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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】
【００１４】
（１）実施例の構成
図１は、本発明の実施例１に係る動きベクトル検出装置を示すブロック図である。この動きベクトル検出装置１は、例えばフォーマット変換装置、ＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）等による符号化装置、ノイズ軽減装置等に適用されて、インタレースのビデオ信号を構成する輝度信号Ｙから動きベクトルＶを検出して出力する。なお動きベクトルの検出においては、輝度信号Ｙを使用する場合に限らず、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを使用することも可能である。
【００１５】
この動きベクトル検出装置１において、前置フィルタ２は、二次元のローパスフィルタであり、輝度信号Ｙを入力して高域成分を抑圧し、これによりノイズによる動きベクトルの誤検出を防止する。また前置フィルタ２は、偶数フィールドと奇数フィールドとで垂直方向のタップ係数を切り換えることによりいわゆる重心補正の処理を実行する。なおこの前置フィルタ２は、ローパスフィルタに限らず、帯域通過フィルタを適用することもできる。
【００１６】
１フィールド遅延回路３は、この前置フィルタ２から輝度信号Ｙを入力し、１フィールドの期間だけ遅延させて出力する。
【００１７】
またこれに対して、前置フィルタ４は、２次元のローパスフィルタであり、輝度信号Ｙを入力して高域成分を抑圧し、これによりノイズによる動きベクトルの誤検出を防止する。なおこの前置フィルタ４は、ローパスフィルタに限らず、帯域通過フィルタを適用することもできる。
【００１８】
１フレーム遅延回路５は、この前置フィルタ４から輝度信号Ｙを入力し、１フレームの期間だけ遅延させて出力する。
【００１９】
差分比較回路６は、１フィールド遅延回路３から出力される輝度信号Ｙ１、１フレーム遅延回路５から出力される輝度信号Ｙ２及び現フィールドの輝度信号Ｙに基づいて、フィールド間差分値及びフレーム間差分値を計算して比較する。
【００２０】
すなわち図２は、差分比較回路６及びその周辺の回路を示すブロック図であり、差分比較回路６は、現フィールドの輝度信号Ｙ及び前フィールドの輝度信号Ｙ１を差分演算回路１１に入力するとともに、現フィールドの輝度信号Ｙ及び前フレームの輝度信号Ｙ２を差分演算回路１４に入力する。
【００２１】
差分演算回路１１は、現フィールドの輝度信号Ｙと、前フィールドの輝度信号Ｙ１との間で、対応する画素間で画素値の差分値を計算して出力する。絶対値変換回路１２は、差分演算回路１１から出力される差分値の絶対値を計算して出力する。累計演算回路１３は、絶対値変換回路１２から出力される絶対値をマクロブロック毎に加算した差分絶対値和を計算し、これをフィールド間差分値ＤＦＤ１として出力する。
【００２２】
一方差分演算回路１４は、現フィールドの輝度信号Ｙと前フレームの輝度信号Ｙ２との間で、対応する画素間で画素値の差分値を計算して出力する。絶対値変換回路１５は、差分演算回路１４から出力される差分値の絶対値を計算して出力する。累計演算回路１６は、絶対値変換回路１５から出力される絶対値をマクロブロック毎に加算した差分絶対値和を計算し、これをフレーム間差分値ＤＦＤ２として出力する。
【００２３】
なおフィールド間差分値ＤＦＤ１及びフレーム間差分値ＤＦＤ２には、それぞれ差分値の２乗和を適用するようにしてもよい。
【００２４】
比較回路１７は、累計演算回路１３から出力されるフィールド間差分値ＤＦＤ１と累計演算回路１６から出力されるフレーム間差分値ＤＦＤ２とを比較し、比較結果を信号切替回路７に出力する。
【００２５】
信号切替回路７は、１フィールド遅延回路３から入力される前フィールドの輝度信号Ｙ１を出力し、比較回路１７から出力される比較結果に基づいて、所定の条件を満足する場合には、この輝度信号の出力を切り替え、前フィールドの輝度信号Ｙ１に代えて前フレームの輝度信号Ｙ２を出力する。すなわち信号切替回路７は、比較回路１７から出力される比較結果に基づいて、フレーム間差分値ＤＦＤ２がフィールド間差分値ＤＦＤ１よりも小さい場合には、前フィールドの輝度信号Ｙ１に代えて前フレームの輝度信号Ｙ２を出力する。なお前フレームの輝度信号Ｙ２を出力する場合にあっては、前フレームの輝度信号Ｙ２を識別するための判定信号Ｓ１も出力するようになされている。
【００２６】
動きベクトル検出回路８は、勾配法により、信号切替回路７から出力される前フィールドの輝度信号Ｙ１又は前フレームの輝度信号Ｙ２を基準にして、現フィールドの輝度信号Ｙの動きベクトルＶを順次検出して出力する。なおこの実施例では、現フィールドの輝度信号Ｙに順次マクロブロックを設定して、マクロブロック単位で動きベクトルＶを検出するようになされ、このマクロブロックが８画素×８ラインの大きさに設定されるようになされている。これらによりこの実施例では、フィールド間差分値ＤＦＤ１とフレーム間差分値ＤＦＤ２との比較結果に基づいて動きベクトルの検出基準を前フィールドと前フレームとで切り換えて動きベクトルを検出するようになされている。
【００２７】
動きベクトル補正回路９は、信号切替回路７から出力される判定信号Ｓ１に基づいて、動きベクトル検出回路８で検出された動きベクトルがフレーム間で検出された動きベクトルである場合には、この動きベクトルの大きさを１／２にすることにより、フレーム間の動きベクトルをフィールド間の動きベクトルＶに換算して出力し、これに対して動きベクトル検出回路８で検出された動きベクトルがフィールド間で検出された動きベクトルである場合にはこの動きベクトルをそのまま出力する。この動きベクトル補正回路９から出力された動きベクトルＶは、例えばフィールド内挿等に適用される。
【００２８】
これらによりこの実施例においては、１フィールド遅延回路３は、ビデオ信号を１フィールド遅延させて前フィールドのビデオ信号を出力する１フィールド遅延手段を構成し、１フレーム遅延回路５は、ビデオ信号を１フレーム遅延させて前フレームのビデオ信号を出力する１フレーム遅延手段を構成し、差分演算回路１１、絶対値変換回路１２及び累計演算回路１３は、ビデオ信号及び前フィールドのビデオ信号に基づいて、ビデオ信号のフィールド間差分値ＤＦＤ１を検出するフィールド間の差分演算手段を構成し、差分演算回路１４、絶対値変換回路１５及び累計演算回路１６は、ビデオ信号及び前フレームのビデオ信号に基づいて、ビデオ信号のフレーム間差分値ＤＦＤ２を検出するフレーム間の差分演算手段を構成し、比較回路１７は、フィールド間差分値ＤＦＤ１とフレーム間差分値ＤＦＤ２とを比較して比較結果を出力する比較手段を構成し、信号切替回路７は、比較結果に基づいて、所定の条件を満足する場合に前フィールドのビデオ信号に代えて前フレームのビデオ信号を出力する信号切替手段を構成し、動きベクトル検出回路８は、信号切替手段から出力される前フィールドのビデオ信号又は前フレームのビデオ信号に基づいて、フィールド間又はフレーム間の動きベクトルを検出する動きベクトル検出手段を構成するようになされている。
【００２９】
（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装置１において、処理対象であるインタレース方式のビデオ信号の輝度信号Ｙは、前置フィルタ２により周波数特性、偶数フィールド及び奇数フィールドにおける重心が補正された後、１フィールド遅延回路３により１フィールドの期間だけ遅延され、前フィールドの輝度信号Ｙ１として出力される。
【００３０】
この前フィールドの輝度信号Ｙ１は、差分比較回路６において、現フィールドの輝度信号Ｙの対応する画素間で差分値が計算され、マクロブロック単位でフィールド間差分値ＤＦＤ１が算出される。
【００３１】
またこれと同時並列的に、輝度信号Ｙは、前置フィルタ４により周波数特性が補正された後、１フレーム遅延回路５により１フレームの期間だけ遅延され、前フレームの輝度信号Ｙ２として出力される。
【００３２】
この前フレームの輝度信号Ｙ２は、差分比較回路６において、現フィールドの輝度信号Ｙの対応する画素間で差分値が計算され、マクロブロック単位でフレーム間差分値ＤＦＤ２が算出される。
【００３３】
この動きベクトル検出装置１では、これらフィールド間差分値ＤＦＤ１、フレーム間差分値ＤＦＤ２が差分比較回路６で比較され、その比較結果により信号切替回路７より前フィールドの輝度信号Ｙ１又は前フレームの輝度信号Ｙ２が動きベクトル検出回路８に出力される。またこれにより動きベクトル検出回路８において、フィールド間差分値ＤＦＤ１とフレーム間差分値ＤＦＤ２との比較結果に基づいて動きベクトルの検出基準を前フィールドと前フレームとで切り替えて動きベクトルが検出され、さらにこの検出基準の切り替えに連動して動きベクトル検出回路８で検出された動きベクトルＶが動きベクトル補正回路９で補正されて出力される。
【００３４】
これらにより動きベクトル検出装置１では、フィールド間差分値ＤＦＤ１に比してフレーム間差分値ＤＦＤ２が小さい場合には、フレーム間により動きベクトルが検出されて出力される。
【００３５】
すなわちフィールド間差分値ＤＦＤ１にあっては、フィールド内で重心が１／２だけずれることにより、動きが「０」の場合でも値「０」に立ち下がらないのに対し、フレーム間差分値ＤＦＤ２にあっては値「０」に立ち下がる。この場合、フィールド間に比してフレーム間の方が高い精度により動きベクトルを検出することができる。またこのような状態は、単に動きが「０」の場合のみならず、動きが小さい場合にも発生する。
【００３６】
これに対して動きが大きい場合には、フィールド間の方が高い精度により動きベクトルを検出することができ、この場合は、当然のことながらフィールド間差分値ＤＦＤ１の方がフレーム間差分値ＤＦＤ２に比して値が小さくなる。
【００３７】
これらによりこの実施例のように、フレーム間差分値ＤＦＤ２の方が値の小さい場合にフレーム間により動きベクトルを検出するようにすれば、従来に比して高い精度により動きベクトルを検出することができる。
【００３８】
これらにより動きベクトルを用いて動き補正するテレビジョン方式のフォーマット変換装置において、この実施例による動きベクトル検出装置１を適用することにより、動きベクトルの検出精度を高めて画像歪みを軽減することができる。またスキャンコンバータにおいては、動きベクトルによりフィールド間ライン内挿処理することにより動画の解像度を高くすることができることにより、この実施例の動きベクトル検出装置１を適用して動きベクトルの検出精度を高くすれば、変換画質を向上させることができる。
【００３９】
なおライン方向の相関が小さい領域においても、このようにフィールド間差分値ＤＦＤ１よりもフレーム間差分値ＤＦＤ２の方が小さくなり、この場合フィールド間での動きベクトル検出に代えてフレーム間で動きベクトルを検出することにより、高い精度で動きベクトルを検出することができる。
【００４０】
またこのようにフィールド間差分値ＤＦＤ１、フレーム間差分値ＤＦＤ２の比較結果によりフィールド間とフレーム間とで動きベクトルの検出を切り替える場合に、フィールド間とフレーム間の動きベクトル検出手段をそれぞれ設ける方法も考えられるが、この実施例では、１系統の動きベクトル検出手段に対して、動きベクトルの検出基準を前フィールドと前フレームとで切り替えるようになされ、これにより簡易な構成により動きベクトルを検出することができる。
【００４１】
（３）実施例の効果
以上の構成によれば、フィールド間差分値ＤＦＤ１とフレーム間差分値ＤＦＤ２との比較結果に基づいて動きベクトルの検出基準を前フィールドと前フレームとで切り替えて動きベクトルを検出することにより、簡易な構成により従来に比して一段と動きベクトルの誤検出を低減することができる。
【００４２】
またフィールド間での映像の重心のずれを補正して動きベクトルを検出することにより、フィールド間における映像の重心のずれによる動きベクトルの誤検出を防止することができる。
【実施例２】
【００４３】
なお上述の実施例においては、フィールド間差分値ＤＦＤ１及びフレーム間差分値ＤＦＤ２をマクロブロック単位で検出する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、他の種々の大きさのブロック単位で検出するようにしてもよい。
【００４４】
また上述の実施例においては、８画素×８ラインのマクロブロック単位で動きベクトルを検出する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、他の種々の大きさのマクロブロック単位で検出するようにしてもよい。
【００４５】
また上述の実施例においては、勾配法により動きベクトルを検出する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ブロックマッチング法、位相相関法等、他の方法により検出するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、動きベクトル検出装置に関し、例えばフォーマット変換装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施例に係る動きベクトル検出装置を示すブロック図である。
【図２】図１の差分比較回路を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４８】
１……動きベクトル検出装置、２、４……前置フィルタ、３……１フィールド遅延回路、５……１フレーム遅延回路、６……差分比較回路、７……信号切替回路、８……動きベクトル検出回路、９……動きベクトル補正回路、１１、１４……差分演算回路、１２、１５……絶対値変換回路、１３、１６……累計演算回路、１７……比較回路
【図１】
2005229231.tif 000003
【図２】
2005229231.tif 000004