(57)【要約】【課題】本発明は、フィールドレートコンバータに関し、画像歪みの発生、解像度の劣化を防止してインターレース方式によるビデオ信号のフィールド数を変換する。【解決手段】本発明は、動画の部分で動きベクトルを用いたフィールド間又はフレーム間の内挿演算処理により内挿フィールドを生成するようにして、動きの小さい場合フレーム間内挿演算処理により、内挿フィールドを生成する。【選択図】        図１
2007221759.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力ビデオ信号のフィールド数を変換して出力ビデオ信号を出力するフィールドレートコンバータにおいて、
前記入力ビデオ信号から静止画部分を検出する動き検出回路と、
前記入力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回路と、
前記入力ビデオ信号を１フィールドの期間だけ遅延させて前フィールドのビデオ信号を生成する１フィールド遅延回路と、
前記入力ビデオ信号を１フレームの期間だけ遅延させて前フレームのビデオ信号を生成する１フレーム遅延回路と、
前記入力ビデオ信号、前記前フィールドによるビデオ信号、前記前フレームによるビデオ信号より前記出力ビデオ信号を生成して出力する適応動き補正回路とを備え、
前記適応動き補正回路は、
前記動き検出回路の検出結果、前記動きベクトルに基づいて、
前記入力ビデオ信号の静止画部分では、前記入力ビデオ信号を選択して前記出力ビデオ信号を出力し、
前記入力ビデオ信号の静止画部分以外では、動きが大きい場合に、前記入力ビデオ信号と、前記前フィールドによるビデオ信号とによる前記動きベクトルを用いたフィールド間の内挿演算処理により前記出力ビデオ信号を出力し、
前記入力ビデオ信号の静止画部分以外では、動きが小さい場合に、前記入力ビデオ信号と、前記前フレームによるビデオ信号とによる前記動きベクトルを用いたフレーム間内挿演算処理により前記出力ビデオ信号を出力する
ことを特徴とするフィールドレートコンバータ。
【請求項２】
前記適応動き補正回路は、
前記静止画部分、前記動きが大きい部分、前記動きが小さい部分の検出をフィールド単位で実行し、
１フィールドの全てで前記動きベクトルの大きさが一定値以下の場合、該フィールドを前記動きが小さい部分と判定する
ことを特徴とする請求項１に記載のフィールドレートコンバータ。
【請求項３】
前記適応動き補正回路は、
前記静止画部分、前記動きが大きい部分、前記動きが小さい部分の検出を、前記動きベクトル検出回路における動きベクトル検出ブロック単位、又は前記動きベクトル検出ブロック単位より小さな単位で実行する
ことを特徴とする請求項１に記載のフィールドレートコンバータ。
【請求項４】
前記適応動き補正回路は、
前記動きベクトルの大きさに応じて値の変化する重み係数を生成する重み係数生成回路と、
前記重み係数により前記前フィールドによるビデオ信号を動き補正した前フィールドによる動き補正ビデオ信号と前記前フレームによるビデオ信号を動き補正した前フレームによる動き補正ビデオ信号とを荷重加算する加重加算回路と、
前記加重加算回路の出力信号と前記入力ビデオ信号を動き補正した現フィールドによる動き補正ビデオ信号とを内挿演算処理する加重加算回路とを備え、
前記重み係数の可変により、前記フィールド間の内挿演算処理と前記フレーム間の内挿演算処理とを切り換える
ことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載のフィールドレートコンバータ。
【請求項５】
前記適応動き補正回路は、
フィールド単位で、前記重み係数を設定する
ことを特徴とする請求項４に記載のフィールドレートコンバータ。
【請求項６】
前記適応動き補正回路は、
前記動きベクトル検出回路における動きベクトル検出ブロック単位で、前記重み係数を設定する
ことを特徴とする請求項４に記載のフィールドレートコンバータ。
【請求項７】
前記動きベクトル検出回路は、
フィールド間とフレーム間とで動きベクトルを検出し、
前記前フィールド動き補正回路、前記前フレーム動き補正回路は、
前記フィールド間による動きベクトル、又は前記フレーム間による動きベクトルが一定の判定基準値より小さい場合、
前記フレーム間による動きベクトルにより前記内挿演算処理を実行し、
前記フィールド間による動きベクトル、又は前記フレーム間による動きベクトルが一定の判定基準値より大きい場合、
前記フィールド間による動きベクトルにより前記内挿演算処理を実行する
ことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５又は請求項６に記載のフィールドレートコンバータ。
【請求項８】
前記動きベクトル検出回路は、
フィールド間で動きベクトルを検出して、該フィールド間による動きベクトルが一定の判定基準値より小さい場合、次のフィールドではフレーム間で動きベクトルを検出し、
フレーム間で動きベクトルを検出して、該フレーム間による動きベクトルが一定の判定基準値より大きい場合、次のフィールドではフィールド間で動きベクトルを検出する
ことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６又は請求項７に記載のフィールドレートコンバータ。
【請求項９】
入力ビデオ信号のフィールド数を変換して出力ビデオ信号を出力するフィールドレートコンバータにおいて、
前記入力ビデオ信号から静止画部分を検出する動き検出回路と、
前記入力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回路と、
前記入力ビデオ信号を１フィールドの期間だけ遅延させて前フィールドのビデオ信号を生成する１フィールド遅延回路と、
前記入力ビデオ信号を１フレームの期間だけ遅延させて前フレームのビデオ信号を生成する１フレーム遅延回路と、
前記入力ビデオ信号、前記前フィールドによるビデオ信号、前記前フレームによるビデオ信号より前記出力ビデオ信号を生成して出力する適応動き補正回路とを備え、
前記適応動き補正回路は、
前記動き検出回路の検出結果、前記動きベクトルに基づいて、
前記入力ビデオ信号の静止画部分では、前記入力ビデオ信号を選択して前記出力ビデオ信号を出力し、
前記入力ビデオ信号の静止画部分以外では、第１及び第２の条件の何れの条件も満足しない場合に、前記入力ビデオ信号と、前記前フィールドによるビデオ信号とを動き補正したフィールド間の内挿演算処理により前記出力ビデオ信号を出力し、
前記入力ビデオ信号の静止画部分以外では、前記第１又は第２の条件を満足する場合に、前記入力ビデオ信号と、前記前フレームによるビデオ信号とを動き補正したフレーム間内挿演算処理により前記出力ビデオ信号を出力し、
前記第１の条件が、
前記動き補正に使用する動きベクトルの水平方向成分及び垂直方向成分の大きさがそれぞれ所定値以下の場合であって、かつ前記動き補正に使用する動きベクトルにより動き補正して得られるフィールド間差分値又はフレーム間差分値が所定値以下の場合であり、
前記第２の条件が、
一様な速度による動きの場合である
ことを特徴とするフィールドレートコンバータ。
【請求項１０】
少なくとも前記動きベクトル検出回路で検出される周辺マクロブロックの前記動きベクトルと、該動きベクトルを平均値化した動きベクトルとから、処理に適した動きベクトルを選択して前記動き補正の処理を実行し、
前記平均値化した動きベクトルを選択した場合、前記２の条件を満足する場合であるとする
ことを特徴とする請求項９に記載のフィールドレートコンバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィールドレートコンバータに関し、特にインターレース方式のビデオ信号のフィールド数の変換に適用することができる。本発明は、動画の部分で動きベクトルを用いたフィールド間又はフレーム間の内挿演算処理により内挿フィールドを生成するようにして、動きの小さい場合、フレーム間内挿演算処理により、内挿フィールドを生成することにより、画像歪みの発生、解像度の劣化を防止してインターレース方式によるビデオ信号のフィールド数を変換する。
【背景技術】
【０００２】
従来、フィールドレートコンバータでは、フィールド間内挿演算処理により内挿フィールドを作成してビデオ信号のフィールド数を変換している。
【０００３】
すなわち図９は、フィールド間内挿演算処理の１例を示す略線図である。この図９に示すフィールド間内挿演算処理では、内挿フィールドから前後のフィールドまでの時間軸方向の距離により内挿比β、１−βを設定し、この内挿比β、１−βにより、前後のフィールドの対応する画素値を荷重加算して内挿フィールドを生成する。このフィールド間内挿演算処理は、時間軸線形内挿演算処理であり、このように単に対応する画素値を荷重加算する場合には、ジャダーが発生する欠点がある。なおここでジャダーは、連続するフィールドで動きが不連続となる現象である。
【０００４】
これに対して図１０は、フィールド間内挿演算処理の他の例である動きベクトルを用いたフィールド間内挿演算処理を示す略線図である。この方法によれば、ジャダーの発生を防止することができる。
【０００５】
ここでこのフィールド間内挿演算処理では、連続するフィールド間で動きベクトルＭＶ（α）を検出し、この動きベクトルαを内挿比β、１−βにより乗算してそれぞれ前フィールド、後フィールドから内挿フィールドまでの動きベクトルβα、（１−β）αを計算する。またこの動きベクトルβα、（１−β）αによりそれぞれ前フィールド、後フィールドを動き補正して前フィールドによる動き補正ビデオ信号、後フィールドによる動き補正ビデオ信号を生成する。
【０００６】
ここで動きベクトルαが本来の動きに完全に一致している場合、これら前フィールドによる動き補正ビデオ信号と後フィールドによる動き補正ビデオ信号とは、完全に一致することになり、これによりこれら何れかの採用により、又はこれらの動き補正ビデオ信号の加算平均により、内挿フィールドのビデオ信号を生成することができる。しかしながら動きベクトルαが本来の動きに完全に一致しない場合もある。これにより動きベクトルを用いたフィールド内挿演算処理では、このようにして得られる前フィールドによる動き補正ビデオ信号と後フィールドによる動き補正ビデオ信号とを、さらに内挿比β、１−βにより荷重加算して内挿フィールドを生成し、これにより画像歪みを軽減している。
【０００７】
このような動きベクトルを用いたフィールド内挿演算処理は、例えば特開平１０−２１１５４５号公報に開示されているように、ビデオ信号の処理に種々に利用されている。
【０００８】
ところでインターレース方式のビデオ信号は、図１１に示すように、偶数フィールドと奇数フィールドとで、重心が１／２ライン分だけ垂直方向に変化する。ここで符号Ａ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ３、Ｃ１〜Ｃ３、Ｄ１〜Ｄ３は、それぞれ内挿フィールド、後フィールド、前フィールド、前々フィールドの画素である。
【０００９】
これにより動きベクトルを用いたフィールド間内挿演算処理において、前フィールドによる動き補正ビデオ信号と後フィールドによる動き補正ビデオ信号とを内挿比を用いて加算処理する場合、この１／２ラインの重心のずれを補正することが必要になり、この重心のずれの補正の処理により、垂直方向の解像度が低下し、解像度が劣化する問題があった。
【００１０】
ここでこれら前フィールドによる動き補正ビデオ信号と後フィールドによる動き補正ビデオ信号は、動きベクトルαが本来の動きに完全に一致している場合、荷重加算しなくても画像歪みが発生しないことにより、この動きベクトルを用いたフィールド内挿演算処理において、解像度の低下を軽減する１つの方法として、静止画と動画とで処理を切り換える方法が考えられる。すなわち静止画を検出し、静止画では内挿演算処理を中止して前フィールド又は後フィールドを内挿フィールドに設定し、動画では、前フィールドによる動き補正ビデオ信号と後フィールドによる動き補正ビデオ信号とを荷重加算して内挿フィールドとする方法である。
【００１１】
しかしながらこの方法の場合でも、結局、静止画と動画とで解像度が変化することにより、解像度が劣化する問題がある。具体的に、小さい動き量により徐々に静止する画像では、静止により解像度が増大する現象が発生し、またこれとは逆に、静止画像が徐々に動いた場合、解像度が低下する。
【００１２】
これに対してフィールド間内挿演算処理に代えて、現フィールド及び前フレームのビデオ信号を用いたフレーム間内挿挿処理により内挿フィールドを作成してこれらの問題を解決する方法も考えられる。しかしながらこの方法の場合、フィールド間内挿演算処理に比して動き量が２倍となることにより、動きベクトルを正しく検出できない場合に、画像歪みが大きくなる問題がある。
【特許文献１】特開平１０−２１１５４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、画像歪みの発生、解像度の劣化を防止してインターレース方式によるビデオ信号のフィールド数を変換することができるフィールドレートコンバータ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】
【００１４】
かかる課題を解決するため請求項１の発明は、入力ビデオ信号のフィールド数を変換して出力ビデオ信号を出力するフィールドレートコンバータにおいて、前記入力ビデオ信号から静止画部分を検出する動き検出回路と、前記入力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回路と、前記入力ビデオ信号を１フィールドの期間だけ遅延させて前フィールドのビデオ信号を生成する１フィールド遅延回路と、前記入力ビデオ信号を１フレームの期間だけ遅延させて前フレームのビデオ信号を生成する１フレーム遅延回路と、前記入力ビデオ信号、前記前フィールドによるビデオ信号、前記前フレームによるビデオ信号より前記出力ビデオ信号を生成して出力する適応動き補正回路とを備え、前記適応動き補正回路は、前記動き検出回路の検出結果、前記動きベクトルに基づいて、前記入力ビデオ信号の静止画部分では、前記入力ビデオ信号を選択して前記出力ビデオ信号を出力し、前記入力ビデオ信号の静止画部分以外では、動きが大きい場合に、前記入力ビデオ信号と、前記前フィールドによるビデオ信号とによる前記動きベクトルを用いたフィールド間の内挿演算処理により前記出力ビデオ信号を出力し、前記入力ビデオ信号の静止画部分以外では、動きが小さい場合に、前記入力ビデオ信号と、前記前フレームによるビデオ信号とによる前記動きベクトルを用いたフレーム間内挿演算処理により前記出力ビデオ信号を出力する。
【００１５】
また請求項２の発明は、請求項１の構成において、前記適応動き補正回路は、前記静止画部分、前記動きが大きい部分、前記動きが小さい部分の検出をフィールド単位で実行し、１フィールドの全てで前記動きベクトルの大きさが一定値以下の場合、該フィールドを前記動きが小さい部分と判定する。
【００１６】
また請求項３の発明は、請求項１の構成において、前記適応動き補正回路は、前記静止画部分、前記動きが大きい部分、前記動きが小さい部分の検出を、前記動きベクトル検出回路における動きベクトル検出ブロック単位、又は前記動きベクトル検出ブロック単位より小さな単位で実行する。
【００１７】
また請求項４の発明は、請求項１、請求項２又は請求項３の構成において、前記適応動き補正回路は、前記動きベクトルに応じて値の変化する重み係数を生成する重み係数生成回路と、前記重み係数により前記前フィールドによるビデオ信号を動き補正した前フィールドによる動き補正ビデオ信号と前記前フレームによるビデオ信号を動き補正した前フレームによる動き補正ビデオ信号とを荷重加算する加重加算回路と、前記加重加算回路の出力信号と前記入力ビデオ信号を動き補正した現フィールドによる動き補正ビデオ信号とを内挿演算処理する加重加算回路とを備え、前記重み係数の可変により、前記フィールド間の内挿演算処理と前記フレーム間の内挿演算処理とを切り換える。
【００１８】
また請求項５の発明は、請求項４の構成において、前記適応動き補正回路は、フィールド単位で、前記重み係数を設定する。
【００１９】
また請求項６の発明は、請求項４の構成において、前記適応動き補正回路は、前記動きベクトル検出回路における動きベクトル検出ブロック単位で、前記重み係数を設定する。
【００２０】
また請求項７の発明は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５又は請求項６の構成において、前記動きベクトル検出回路は、フィールド間とフレーム間とで動きベクトルを検出し、前記前フィールド動き補正回路、前記前フレーム動き補正回路は、前記フィールド間による動きベクトル、又は前記フレーム間による動きベクトルが一定の判定基準値より小さい場合、前記フレーム間による動きベクトルにより前記内挿演算処理を実行し、前記フィールド間による動きベクトル、又は前記フレーム間による動きベクトルが一定の判定基準値より大きい場合、前記フィールド間による動きベクトルにより前記内挿演算処理を実行する。
【００２１】
また請求項８の発明は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６又は請求項７の構成において、前記動きベクトル検出回路は、フィールド間で動きベクトルを検出して、該フィールド間による動きベクトルが一定の判定基準値より小さい場合、次のフィールドではフレーム間で動きベクトルを検出し、フレーム間で動きベクトルを検出して、該フレーム間による動きベクトルが一定の判定基準値より大きい場合、次のフィールドではフィールド間で動きベクトルを検出する。
【００２２】
また請求項９の発明は、入力ビデオ信号のフィールド数を変換して出力ビデオ信号を出力するフィールドレートコンバータにおいて、前記入力ビデオ信号から静止画部分を検出する動き検出回路と、前記入力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回路と、前記入力ビデオ信号を１フィールドの期間だけ遅延させて前フィールドのビデオ信号を生成する１フィールド遅延回路と、前記入力ビデオ信号を１フレームの期間だけ遅延させて前フレームのビデオ信号を生成する１フレーム遅延回路と、前記入力ビデオ信号、前記前フィールドによるビデオ信号、前記前フレームによるビデオ信号より前記出力ビデオ信号を生成して出力する適応動き補正回路とを備え、前記適応動き補正回路は、前記動き検出回路の検出結果、前記動きベクトルに基づいて、前記入力ビデオ信号の静止画部分では、前記入力ビデオ信号を選択して前記出力ビデオ信号を出力し、前記入力ビデオ信号の静止画部分以外では、第１及び第２の条件の何れの条件も満足しない場合に、前記入力ビデオ信号と、前記前フィールドによるビデオ信号とを動き補正したフィールド間の内挿演算処理により前記出力ビデオ信号を出力し、前記入力ビデオ信号の静止画部分以外では、前記第１又は第２の条件を満足する場合に、前記入力ビデオ信号と、前記前フレームによるビデオ信号とを動き補正したフレーム間内挿演算処理により前記出力ビデオ信号を出力し、前記第１の条件が、前記動き補正に使用する動きベクトルの水平方向成分及び垂直方向成分の大きさがそれぞれ所定値以下の場合であって、かつ前記動き補正に使用する動きベクトルにより動き補正して得られるフィールド間差分値又はフレーム間差分値が所定値以下の場合であり、前記第２の条件が、一様な速度による動きの場合であるようにする。
【００２３】
また請求項１０の発明は、請求項９の構成において、少なくとも前記動きベクトル検出回路で検出される隣接マクロブロックの前記動きベクトルと、該動きベクトルを平均値化した動きベクトルとから、処理に適した動きベクトルを選択して前記動き補正の処理を実行し、前記平均値化した動きベクトルを選択した場合、前記２の条件を満足する場合であるとする。
【００２４】
請求項１の構成により、入力ビデオ信号のフィールド数を変換して出力ビデオ信号を出力するフィールドレートコンバータにおいて、前記入力ビデオ信号から静止画部分を検出する動き検出回路と、前記入力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回路と、前記入力ビデオ信号を１フィールドの期間だけ遅延させて前フィールドのビデオ信号を生成する１フィールド遅延回路と、前記入力ビデオ信号を１フレームの期間だけ遅延させて前フレームのビデオ信号を生成する１フレーム遅延回路と、前記入力ビデオ信号、前記前フィールドによるビデオ信号、前記前フレームによるビデオ信号より前記出力ビデオ信号を生成して出力する適応動き補正回路とを備え、前記適応動き補正回路は、前記動き検出回路の検出結果、前記動きベクトルに基づいて、前記入力ビデオ信号の静止画部分では、前記入力ビデオ信号を選択して前記出力ビデオ信号を出力し、前記入力ビデオ信号の静止画部分以外では、動きが大きい場合に、前記入力ビデオ信号と、前記前フィールドによるビデオ信号とによる前記動きベクトルを用いたフィールド間の内挿演算処理により前記出力ビデオ信号を出力し、前記入力ビデオ信号の静止画部分以外では、動きが小さい場合に、前記入力ビデオ信号と、前記前フレームによるビデオ信号とによる前記動きベクトルを用いたフレーム間内挿演算処理により前記出力ビデオ信号を出力すれば、動画の部分で動きベクトルを用いた内挿演算処理により内挿フィールドを生成するようにして、静止画部分の画質劣化、解像度の低下を防止することができる。また動画の部分では、動きが大きくなるに従ってフレーム間内挿演算処理からフィールド間内挿演算処理に処理を切り換えることにより、その分、解像度の低下を防止することができる。これらにより画像歪みの発生、解像度の劣化を防止してインターレース方式によるビデオ信号のフィールド数を変換する。
【００２５】
また請求項２の構成により、請求項１の構成において、前記適応動き補正回路は、前記静止画部分、前記動きが大きい部分、前記動きが小さい部分の検出をフィールド単位で実行し、１フィールドの全てで前記動きベクトルの大きさが一定値以下の場合、該フィールドを前記動きが小さい部分と判定すれば、フィールド単位で処理を実行して、処理を簡略化することができる。
【００２６】
また請求項３の構成により、請求項１の構成において、前記適応動き補正回路は、前記静止画部分、前記動きが大きい部分、前記動きが小さい部分の検出を、前記動きベクトル検出回路における動きベクトル検出ブロック単位、又は前記動きベクトル検出ブロック単位より小さな単位で実行すれば、その分、細かく処理を切り換えて画質を向上することが
できる。
【００２７】
また請求項４の構成により、請求項１、請求項２又は請求項３の構成において、前記適応動き補正回路は、前記動きベクトルに応じて値の変化する重み係数を生成する重み係数生成回路と、前記重み係数により前記前フィールドによるビデオ信号を動き補正した前フィールドによる動き補正ビデオ信号と前記前フレームによるビデオ信号を動き補正した前フレームによる動き補正ビデオ信号とを荷重加算する加重加算回路と、前記加重加算回路の出力信号と前記入力ビデオ信号を動き補正した現フィールドによる動き補正ビデオ信号とを内挿演算処理する加重加算回路とを備え、前記重み係数の可変により、前記フィールド間の内挿演算処理と前記フレーム間の内挿演算処理とを切り換えれば、滑らかに処理を切り換えて、処理の切り換えに係る画質の急激な変化を防止することができる。
【００２８】
また請求項５の構成により、請求項４の構成において、前記適応動き補正回路は、フィールド単位で、前記重み係数を設定すれば、フィールド単位の処理により処理を簡略化することができる。
【００２９】
また請求項６の構成により、請求項４の構成において、前記適応動き補正回路は、前記動きベクトル検出回路における動きベクトル検出ブロック単位で、前記重み係数を設定すれば、細かく処理を切り換えて画質を向上することができる。
【００３０】
また請求項７の構成により、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５又は請求項６の構成において、前記動きベクトル検出回路は、フィールド間とフレーム間とで動きベクトルを検出し、前記前フィールド動き補正回路、前記前フレーム動き補正回路は、前記フィールド間による動きベクトル、又は前記フレーム間による動きベクトルが一定の判定基準値より小さい場合、前記フレーム間による動きベクトルにより前記内挿演算処理を実行し、前記フィールド間による動きベクトル、又は前記フレーム間による動きベクトルが一定の判定基準値より大きい場合、前記フィールド間による動きベクトルにより前記内挿演算処理を実行すれば、動きが小さい場合に、動き補正に供する動きベクトルの精度を向上することができ、その分、画質を向上することができる。
【００３１】
また請求項８の構成により、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６又は請求項７の構成において、前記動きベクトル検出回路は、フィールド間で動きベクトルを検出して、該フィールド間による動きベクトルが一定の判定基準値より小さい場合、次のフィールドではフレーム間で動きベクトルを検出し、フレーム間で動きベクトルを検出して、該フレーム間による動きベクトルが一定の判定基準値より大きい場合、次のフィールドではフィールド間で動きベクトルを検出すれば、動きベクトルの検出に供する構成をフィールド間とフレーム間とで兼用して構成を簡略化し、また動き補正に供する動きベクトルの精度を向上して画質を向上することができる。
【００３２】
また請求項９の構成により、入力ビデオ信号のフィールド数を変換して出力ビデオ信号を出力するフィールドレートコンバータにおいて、前記入力ビデオ信号から静止画部分を検出する動き検出回路と、前記入力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回路と、前記入力ビデオ信号を１フィールドの期間だけ遅延させて前フィールドのビデオ信号を生成する１フィールド遅延回路と、前記入力ビデオ信号を１フレームの期間だけ遅延させて前フレームのビデオ信号を生成する１フレーム遅延回路と、前記入力ビデオ信号、前記前フィールドによるビデオ信号、前記前フレームによるビデオ信号より前記出力ビデオ信号を生成して出力する適応動き補正回路とを備え、前記適応動き補正回路は、前記動き検出回路の検出結果、前記動きベクトルに基づいて、前記入力ビデオ信号の静止画部分では、前記入力ビデオ信号を選択して前記出力ビデオ信号を出力し、前記入力ビデオ信号の静止画部分以外では、第１及び第２の条件の何れの条件も満足しない場合に、前記入力ビデオ信号と、前記前フィールドによるビデオ信号とを動き補正したフィールド間の内挿演算処理により前記出力ビデオ信号を出力し、前記入力ビデオ信号の静止画部分以外では、前記第１又は第２の条件を満足する場合に、前記入力ビデオ信号と、前記前フレームによるビデオ信号とを動き補正したフレーム間内挿演算処理により前記出力ビデオ信号を出力し、前記第１の条件が、前記動き補正に使用する動きベクトルの水平方向成分及び垂直方向成分の大きさがそれぞれ所定値以下の場合であって、かつ前記動き補正に使用する動きベクトルにより動き補正して得られるフィールド間差分値又はフレーム間差分値が所定値以下の場合であり、前記第２の条件が、一様な速度による動きの場合であるようにすれば、解像度の劣化が目立ち易い場合にのみ、フレーム間内挿演算処理により内挿フレームを生成することができ、解像度の低下を防止することができる。これにより画像歪みの発生を極力防止しつつ、解像度の劣化を防止してインターレース方式によるビデオ信号のフィールド数を変換する。
【００３３】
また請求項１０の構成によれば、請求項９の構成において、少なくとも前記動きベクトル検出回路で検出される周辺マクロブロックの前記動きベクトルと、該動きベクトルを平均値化した動きベクトルとから、処理に適した動きベクトルを選択して前記動き補正の処理を実行し、前記平均値化した動きベクトルを選択した場合、前記２の条件を満足する場合であるとすことから、簡易かつ確実に、一様な速度による動きの場合を検出することができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、画像歪みの発生、解像度の劣化を防止してインターレース方式によるビデオ信号のフィールド数を変換することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
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】
【００３６】
（１）実施例の構成
図１は、本発明の実施例に係るフィールドレートコンバータの基本構成を示すブロック図である。なおこのフィールドレートコンバータ１は、輝度信号及び色差信号を同一に処理することにより、この図１及び以下の説明においては、輝度信号Ｙについてのみ説明し、色差信号についての重複した説明は省略する。
【００３７】
このフィールドレートコンバータ１は、例えば１９２０画素、１０８０ライン、５０フィールド（１０８０／５０方式）によるインターレース方式によるＨＤＴＶ方式のビデオ信号を、１９２０画素、１０８０ライン、５９．９４フィールド（１０８０／５９．９４方式）によるインターレース方式によるＨＤＴＶ方式のビデオ信号にフォーマット変換する処理に、またこれとは逆に１０８０／５９．９４方式のインターレース方式によるＨＤＴＶ方式のビデオ信号を１０８０／５０方式のインターレース方式によるＨＤＴＶ方式のビデオ信号にフォーマット変換する処理に適用される。
【００３８】
ここでこのフィールドレートコンバータ１において、動き検出回路２は、フォーマット変換対象である輝度信号Ｙを入力し、フレーム間で動きを検出することにより、動画部分及び静止画部分の判別信号による動き検出結果ＭＤを出力する。なおこの動き検出は、例えば所定の動き検出範囲で、フレーム間の対応する画素間で画素値の差分絶対値和を検出し、この差分絶対値和の判定により、動きの有無を検出して実行される。またこの動き検出範囲は、後述する適応動き補正回路３における処理単位である。
【００３９】
遅延回路４は、輝度信号Ｙ及び動き検出結果ＭＤのタイミングを補正して出力する。
【００４０】
フィールド数変換用メモリ５は、遅延回路４から出力される輝度信号Ｙ及び動き検出結果ＭＤを入力して保持し、続く適応動き補正回路３、現フィールド動き補正回路６、前フィールド動き補正回路７、前フレーム動き補正回路８の処理に対応するタイミングにより保持した輝度信号Ｙ及び動き検出結果ＭＤをこれらの回路３、６〜８に出力する。この処理においてフィールド数変換用メモリ５は、輝度信号Ｙについては、順次１フィールドずつ遅延させた３系統により出力し、これにより現フィールド、前フィールド、前フレームの輝度信号Ｙを出力する。これによりフィールド数変換用メモリ５は、入力ビデオ信号Ｙを１フィールドの期間だけ遅延させて前フィールドのビデオ信号を生成する１フィールド遅延回路を構成すると共に、入力ビデオ信号Ｙを１フレームの期間だけ遅延させて前フレームのビデオ信号を生成する１フレーム遅延回路を構成する。
【００４１】
前置フィルタ９は、輝度信号Ｙを帯域制限して出力する。またこのとき帯域制限に供する特性を偶数フィールドと奇数フィールドとで切り換えることにより、偶数フィールドと奇数フィールドとで変化する重心の位置を補正して出力する。
【００４２】
１フィールド遅延回路１０は、前置フィルタ９から出力される輝度信号Ｙを１フィールドの期間だけ遅延させて出力する。
【００４３】
動きベクトル検出回路１１は、前置フィルタ９から出力される輝度信号Ｙと、遅延回路１０から出力される輝度信号Ｙとにより、動きベクトル検出ブロック毎に動きベクトルＭＶを検出して出力する。なおここでこの動きベクトル検出ブロックは、例えば８×８画素の大きさに設定され、動きベクトル検出手法にあっては、種々の手法を広く適用することができる。これにより動きベクトル検出回路１１は、フィールド間で動きベクトルＭＶを検出する。
【００４４】
フィールド数変換用メモリ１２は、動きベクトル検出回路１１で検出した動きベクトルＭＶを一時保持し、続く動きベクトル量判定回路１３の処理に対応するタイミングにより出力する。
【００４５】
動きベクトル量判定回路１３は、フィールド数変換用メモリ１２から出力される動きベクトルＭＶから、現フィールド、前フィールド、前フレームを基準にした内挿フィールドの動きベクトルを計算する。すなわち図２に示すように、動きベクトル量判定回路１３は、フィールド間内挿演算処理に係る内挿フィールドの内挿比γ、（１−γ）により動きベクトル検出回路１１で検出したフィールド間の動きベクトルＭＶを内挿演算処理し、これにより前フィールドを基準にした内挿フィールドの動きベクトル（１−γ）ＭＶ、現フィールドを基準にした内挿フィールドの動きベクトル−γＭＶを計算する。また前フィールドを基準にした内挿フィールドの動きベクトル（１−γ）ＭＶに、１フィールド分の動きベクトルＭＶを加算し、これにより前フレームを基準にした内挿フィールドの動きベクトル（２−γ）ＭＶを計算する。
【００４６】
動きベクトル量判定回路１３は、これら現フィールド、前フィールド、前フレームを基準にした動きベクトル−γＭＶ、（１−γ）ＭＶ、（２−γ）ＭＶをそれぞれ現フィールド動き補正回路６、前フィールド動き補正回路７、前フレーム動き補正回路８に出力する。なおこれによりこのフィールドレートコンバータ１は、入力ビデオ信号による輝度信号Ｙに対して、出力ビデオ信号による輝度信号Ｙの位相に応じて、出力ビデオ信号による輝度信号の各フィールドで、内挿比γ、（１−γ）が順次設定される。
【００４７】
また動きベクトル量判定回路１３は、さらに動きベクトルＭＶを所定のしきい値αにより判定し、判定結果ＤＪを適応動き補正回路３に出力する。なおこの動きベクトルＭＶの判定は、水平方向及び垂直方向の動きベクトルＭＶの大きさをそれぞれＶＸ、ＶＹとして、（ＶＸ2 ＋ＶＹ2 ）1/2 の演算処理により、動きベクトルＭＶを絶対値化して動きベクトルの大きさを求め、この動きベクトルの大きさをしきい値αにより判定して実行した。
【００４８】
現フィールド動き補正回路６は、動きベクトル量判定回路１３から出力される現フィールドを基準にした内挿フィールドの動きベクトル−γＭＶに基づいて、フィールド数変換用メモリ５から出力される現フィールドの輝度信号Ｙのタイミングを補正して出力し、これにより図２において矢印Ａにより示すように、現フィールドのビデオ信号を動き補正した現フィールドによる動き補正ビデオ信号である輝度信号Ｙを生成して出力する。
【００４９】
前フィールド動き補正回路７は、同様に、動きベクトル量判定回路１３から出力される前フィールドを基準にした内挿フィールドの動きベクトル（１−γ）ＭＶに基づいて、フィールド数変換用メモリ５から出力される前フィールドの輝度信号Ｙのタイミングを補正して出力し、これにより図２において矢印Ｂにより示すように、前フィールドのビデオ信号を動き補正した前フィールドによる動き補正ビデオ信号である輝度信号Ｙを生成して出力する。
【００５０】
前フレーム動き補正回路８は、同様に、動きベクトル量判定回路１３から出力される前フレームを基準にした内挿フィールドの動きベクトル（２−γ）ＭＶに基づいて、フィールド数変換用メモリ５から出力される前フィールドの輝度信号Ｙのタイミングを補正して出力し、これにより図２において矢印Ｃにより示すように、前フレームのビデオ信号を動き補正した前フィールドによる動き補正ビデオ信号による輝度信号Ｙを生成して出力する。
【００５１】
適応動き補正回路３は、現フィールド動き補正回路６、前フィールド動き補正回路７、前フレーム動き補正回路８からそれぞれ輝度信号Ｙを入力し、またフィールド数変換用メモリ５から現フィールドの輝度信号Ｙを入力し、動き検出回路２による動き検出結果ＭＤ、動きベクトル量判定回路１３による判定結果ＤＪに基づいて、これらの輝度信号Ｙより内挿フィールドの輝度信号Ｙを出力する。
【００５２】
より具体的に、適応動き補正回路３は、動き検出回路２による動き検出結果ＭＤにより現フィールドが静止画の場合、フィールド数変換用メモリ５から出力される現フィールドの輝度信号Ｙを選択して内挿フィールドの輝度信号を出力する。
【００５３】
これに対して動き検出回路２による動き検出結果ＭＤにより現フィールドが動画の場合、さらに動きベクトル量判定回路１３による判定結果ＤＪにより、動きが大きい場合、現フィールド及び前フィールドによる動き補正ビデオ信号を内挿比γ、（１−γ）により荷重加算して内挿フィールドの輝度信号を出力する。これによりこの場合、動きベクトルを用いたフィールド間内挿演算処理を実行する。
【００５４】
また動き検出回路２による動き検出結果ＭＤにより現フィールドが動画の場合であって、動きベクトル量判定回路１３による判定結果ＤＪにより、動きが小さい場合、現フィールド及び前フレームによる動き補正ビデオ信号を内挿比γ／２、（１−γ／２）により荷重加算して内挿フィールドの輝度信号を出力する。これによりこの場合、動きベクトルを用いたフレーム間内挿演算処理を実行する。
【００５５】
これにより適応動き補正回路３は、動き検出結果ＭＤにより動きがある場合にのみ動きベクトルを用いた内挿演算処理を実行し、この内挿演算処理に係る荷重加算の対象となる動き補正ビデオ信号を、動きの大きさにより切り換えることにより、フィールド間内挿演算処理とフレーム間内挿演算処理とで処理を切り換える。
【００５６】
なおこの適応動き補正回路３における処理の切り換えにあっては、フィールド単位で実行してもよく、動きベクトル検出ブロック単位で実行してもよく、さらには動きベクトル検出ブロック単位より小さなブロック単位で実行してもよく、この実施例では、動きベクトル検出ブロック単位で実行する。
【００５７】
図３は、この適応動き補正回路３を詳細に示すブロック図である。すなわち適応動き補正回路３は、前フィールド動き補正回路７、前フレーム動き補正回路８から出力される前フィールドによる動き補正ビデオ信号である輝度信号、前フレームによる動き補正ビデオ信号である輝度信号を選択回路２３に出力する。
【００５８】
選択回路２３は、動きベクトル量判定回路１３による判定結果ＤＪに基づいて、これら輝度信号を選択的に出力する。
【００５９】
乗算回路２４、２５は、それぞれ選択回路２６、２７から出力される重み係数により、現フィールド動き補正回路６から出力される輝度信号、選択回路２３から出力される輝度信号を乗算処理し、加算回路２８は、これら乗算回路２４、２５から出力される乗算値を加算処理し、適応動き補正回路３は、判定結果ＤＪにより選択回路２６、２７に出力する重み係数を切り換える。
【００６０】
これにより適応動き補正回路３は、動きが大きい場合、現フィールド及び前フィールドによる動き補正ビデオ信号を内挿比γ、（１−γ）により荷重加算し、動きが小さい場合、現フィールド及び前フレームによる動き補正ビデオ信号を内挿比γ／２、（１−γ／２）により荷重加算する。
【００６１】
適応動き補正回路３は、動き検出回路２から得られる動き検出結果ＭＤにより選択回路２９の接点を切り換え、現フィールドの輝度信号、加算回路２８から出力される輝度信号を選択出力する。
【００６２】
（２）実施例の動作
以上の構成において、このフィールドレートコンバータ１において、処理対象の輝度信号Ｙは、前置フィルタ９、遅延回路１０、動きベクトル検出回路１１により、フィールド間の動きベクトルＭＶが検出され、この動きベクトルＭＶが動きベクトル量判定回路１３により処理されて、現フィールドを基準にした内挿フィールドの動きベクトル−γＭＶ、前フィールドを基準にした内挿フィールドの動きベクトル（１−γ）ＭＶ、前フレームを基準にした内挿フィールドの動きベクトル（２−γ）ＭＶが生成される。
【００６３】
輝度信号Ｙは、遅延回路４を介してフィールド数変換用メモリ５に入力され、現フィールド動き補正回路６、前フィールド動き補正回路７、前フレーム動き補正回路８によりそれぞれ現フィールドを基準にした内挿フィールドの動きベクトル−γＭＶ、前フィールドを基準にした内挿フィールドの動きベクトル（１−γ）ＭＶ、前フレームを基準にした内挿フィールドの動きベクトル（２−γ）ＭＶにより現フィールド、前フィールド、前フレームの輝度信号が動き補正され、これにより現フィールドを動き補正した輝度信号、前フィールドを動き補正した輝度信号、前フレームを動き補正した輝度信号が生成されて適応動き補正回路３に入力される。またこれらの輝度信号に対応するタイミングによりフィールド数変換用メモリ５から現フィールドの輝度信号が適応動き補正回路３に入力される。
【００６４】
これらによりこのフィールドレートコンバータ１では、適応動き補正回路３に、現フィールドによるビデオ信号、現フィールドによる動き補正ビデオ信号、前フィールドによる動き補正ビデオ信号、前フレームによる動き補正ビデオ信号による４種類のビデオ信号に係る輝度信号が入力され、ここで動き検出回路２による検出結果ＭＤに基づいて、静止画部分では、現フィールドの輝度信号が選択されて内挿フィールドの輝度信号として出力される。
【００６５】
すなわち静止画部分では、現フィールドをそのまま出力しても何ら差し支えなく、また複数の動き補正したビデオ信号の荷重加算により画像歪みを除去する必要もなく、この場合に、フィールド間内挿演算処理により荷重加算したのでは、却って、解像度が低下することになる。これによりこの実施例では、静止画部分では、現フィールドをそのまま出力して画像歪みの発生、解像度の劣化を防止する。
【００６６】
これに対して検出結果ＭＤにより動画部分であると判断される場合、動きベクトル量判定回路１３による判定結果ＤＪにより、動きが小さい場合には、現フィールドによる動き補正ビデオ信号と前フレームによる動き補正ビデオ信号との荷重加算により内挿フィールドの輝度信号が生成され、これにより動きベクトルを用いたフレーム間内挿演算処理により輝度信号が生成される。
【００６７】
すなわちフレーム間内挿演算処理では、重心の変化に起因する解像度の低下が無く、動きが小さい場合には、動きベクトルを正しく検出できなくても、発生する画像歪みは小さいものとなる。これによりこの実施例では、動画部分で動きの小さい部分では、動きベクトルを用いたフレーム間内挿演算処理を実行し、画像歪みの発生、解像度の劣化を防止する。
【００６８】
また検出結果ＭＤにより動画部分であると判断される場合、動きベクトル量判定回路１３による判定結果ＤＪにより、動きが大きい場合には、現フィールドによる動き補正ビデオ信号と前フィールドによる動き補正ビデオ信号との荷重加算により内挿フィールドの輝度信号が生成される。これによりこの実施例では、解像度の劣化が目立ち難い動きの大きい部分では、動きベクトルを用いたフィールド間内挿演算処理を実行し、画像歪みの発生を防止する。
【００６９】
これらによりこの実施例では、静止画部分では、動き補正することなく、現フィールドをそのまま出力し、動画部分では、動きが大きくなるに従って、動きベクトルを用いたフレーム間内挿演算処理、動きベクトルを用いたフィールド間内挿演算処理により内挿フィールドを生成する。
【００７０】
これによりこの方法でも、結局、徐々に静止する画像、静止画像が徐々に動いた場合、解像度が変化し、これにより解像度が劣化することが予測される。しかしながらこの実施例では動きの大きさによりフレーム間内挿演算処理とフィールド間内挿演算処理とを切り換えることにより、このように徐々に静止する画像、静止画像が徐々に動いた場合における解像度の変化にあっては、従来に比して小さくすることができ、また目立たなくすることができ、その分解像度の劣化を低減することができる。
【００７１】
このフィールドレートコンバータ１では、このようなフィールド間内挿演算処理とフレーム間内挿演算処理との処理の切り換えが、動きベクトル検出回路１１における動きベクトル検出ブロック単位により実行される。これによりこのフィールドレートコンバータ１では、各部の動きに応じて細かく処理を切り換えて内挿フィールドを生成することができ、その分、画質を向上することができる。またさらに動きベクトル検出ブロック単位より小さなブロック単位で実行するようにすれば、一段と細かく処理を切り換えて画質を向上することができる。
【００７２】
（３）実施例の効果
以上の構成によれば、動画の部分で動きベクトルを用いた内挿演算処理により内挿フィールドを生成するようにして、動きの大きい場合には、フィールド間内挿演算処理により、動きの小さい場合には、フレーム間内挿演算処理により、内挿フィールドを生成することにより、画像歪みの発生、解像度の劣化を防止してインターレース方式によるビデオ信号のフィールド数を変換することができる。
【００７３】
またフィールド間内挿演算処理とフレーム間内挿演算処理との処理の切り換えを動きベクトル検出ブロック単位により実行することにより、画質を向上することができる。
【実施例２】
【００７４】
図４は、図３との対比により本発明の実施例２に係るフィールドレートコンバータ３１を示すブロック図である。このフィールドレートコンバータ３１は、動きベクトル判定回路３３により、フィールド単位で、適応動き補正回路３の処理を切り換えるようにして、前フィールドのビデオ信号の動き補正と前フレームのビデオ信号の動き補正とで動き補正回路４０を兼用するようにし、これにより全体構成を簡略化する。なおこの図４に示すフィールドレートコンバータ３１において、実施例１について上述したフィールドレートコンバータ１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。
【００７５】
このためこのフィールドレートコンバータ３１において、動きベクトル判定回路３３は、動きベクトル検出ブロック毎に検出される動きベクトルＭＶによりフィールド単位で動きベクトルＭＶを判定して判定結果ＤＪを出力する。なおここでこの動きベクトルの判定は、例えば実施例１で上述した動きの大きさをフィールド単位で加算してしきい値により判定する場合、各動きベクトル検出ブロックで検出される動きベクトルＭＶからしきい値より大きいものを集計して集計値を判定する場合等、種々の判定手法を適用することができる。この実施例では、１フィールドで検出される全ての動きベクトルの大きさが一定値以下の場合、動きが小さい部分と判定する。
【００７６】
動きベクトル量判定回路３６は、実施例１について上述した動きベクトル量判定回路１３と同様に、動きベクトル検出回路１１から出力される動きベクトルＭＶから現フィールド、前フィールド、前フレームを基準にした動きベクトル−γＭＶ、（１−γ）ＭＶ、（２−γ）ＭＶを生成して出力する。
【００７７】
遅延回路３７は、フィールド数変換用メモリ５から出力される４系統の輝度信号をそれぞれ１フィールドの期間だけ遅延させて出力する。
【００７８】
選択回路３８は、動きベクトル量判定回路３６から出力される前フィールド、前フレームを基準にした動きベクトル（１−γ）ＭＶ、（２−γ）ＭＶを入力し、動きベクトル判定回路３３による判定結果ＤＪに応じて、動き補正回路４０に選択的に出力する。
【００７９】
選択回路３９は、動きベクトル判定回路３３による判定結果に応じて、動き補正に供する前フィールド、前フィールドの輝度信号を選択的に動き補正回路４０に出力する。
【００８０】
動き補正回路４０は、選択回路３８から出力される動きベクトルにより、選択回路３９から出力される輝度信号を動き補正して出力する。
【００８１】
これら一連の処理により、このフィールドレートコンバータ３１は、フィールド単位で動きベクトルの大きさを判定し、動きベクトルの大きさが大きい場合には、動き補正回路４０から前フィールドによる動き補正ビデオ信号である輝度信号を出力するのに対し、動きベクトルの大きさが小さい場合には、動き補正回路４０から前フレームによる動き補正ビデオ信号である輝度信号を出力する。
【００８２】
この実施例によれば、フィールド単位で動きベクトルの大きさを判定することにより、その分、全体の処理を簡略化して実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００８３】
またこのようにフィールド単位で動きベクトルの大きさを判定するようにして、前フィールド動き補正回路と前フレーム動き補正回路とを動き補正回路により兼用したことにより、その分、全体構成を簡略化することができる。
【実施例３】
【００８４】
図５は、図３との対比により本発明の実施例３に係るフィールドレートコンバータ４１を示すブロック図である。このフィールドレートコンバータ４１は、適応動き補正回路３に代えて、適応動き補正回路４３が適用され、またこれに関連して動きベクトル量判定回路１３に代えて、動きベクトル量判定・分配回路４６が設けられる点を除いて、実施例１について上述したフィールドレートコンバータ１と同一に構成される。
【００８５】
ここでこのフィールドレートコンバータ４１において、適応動き補正回路４３は、前フィールド、前フレームによる動き補正ビデオ信号をそれぞれ乗算回路４７及び４８により乗算処理した後、加算回路４９により加算処理し、これにより前フィールドによる動き補正ビデオ信号と前フレームによる動き補正ビデオ信号とを荷重加算する。適応動き補正回路４３は、乗算回路２４、２５、加算回路２８により、この加算回路４９による荷重加算結果を、現フィールドによる動き補正ビデオ信号と荷重加算処理し、選択回路２９より出力する。
【００８６】
動きベクトル量判定・分配回路４６は、実施例１について上述した動きベクトル量判定回路１３と同様に、動きベクトルＭＶより内挿演算処理用の各動きベクトル−γＭＶ、（１−γ）ＭＶ、（２−γ）ＭＶを生成して出力する。また動きベクトル量判定・分配回路４６は、乗算回路４７、４８に重み付け係数を出力し、動きベクトルＭＶの大きさによりこの重み付け係数を設定する。これにより動きベクトル量判定・分配回路４６は、図１について上述した選択回路２３を、乗算回路４７、４８、加算回路４９による荷重加算回路により構成する。
【００８７】
動きベクトル量判定・分配回路４６は、この重み付け係数の設定を動きベクトルＭＶの大きさに応じて順次可変して実行し、これによりフィールド間内挿演算処理とフレーム間内挿演算処理とで滑らかに処理を切り換えて、急激な処理の切り換えによる画質の急激な変動を防止する。
【００８８】
ここでこの重み係数の設定は、フィールド単位でフィールド内挿演算処理とフレーム間内挿演算処理とを切り換えることを前提に、フィールド単位で実行するようにしてもよく、動きベクトル検出ブロック単位でフィールド内挿演算処理とフレーム間内挿演算処理とを切り換えることを前提に、動きベクトル検出ブロック単位で実行するようにしてもよい。フィールド単位で実行する場合には、処理を簡略化し、さらには、１画面中における局所的な解像度の変動を防止して画質を向上することができ、動きベクトル検出ブロック単位で実行する場合には、細かく処理を切り換えて画質を向上することができる。
【００８９】
この実施例では、荷重加算によりフィールド間内挿演算処理とフレーム間内挿演算処理と切り換えることにより、滑らかに処理を切り換えることができ、その分、処理の切り換えによる急激な画質の変化を防止して、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００９０】
またこの荷重加算に係る重き係数の設定をフィールド単位で実行することにより、処理を簡略化することができ、または動きベクトル検出ブロック単位で実行することにより、画質を向上することができる。
【実施例４】
【００９１】
図６は、図３との対比により本発明の実施例４に係るフィールドレートコンバータ５１を示すブロック図である。このフィールドレートコンバータ５１は、動きベクトルに係る構成が異なる点を除いて、実施例１について上述したフィールドレートコンバータ１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。
【００９２】
この実施例において、遅延回路５２は、遅延回路１０から出力される輝度信号を１フィールドの期間だけ遅延させて出力する。
【００９３】
動きベクトル検出回路５３は、前置フィルタ９から出力される輝度信号と、この遅延回路５２から出力される輝度信号とにより動きベクトルＭＶＢを検出し、これによりフレーム間で動きベクトルＭＶＢを検出する。
【００９４】
フィールド数変換用メモリ５４は、動きベクトル検出回路１１、動きベクトル５３で検出した動きベクトルＭＶＡ、ＭＶＢを一時保持し、続く動きベクトル量判定回路５５の処理に対応するタイミングにより出力する。
【００９５】
動きベクトル量判定回路５５は、動きベクトル量判定回路１３と同様に、現フィールド、前フィールド、前フレームを基準にした動きベクトル−γＭＶ、（１−γ）ＭＶ、（２−γ）ＭＶをそれぞれ生成して現フィールド動き補正回路６、前フィールド動き補正回路７、前フレーム動き補正回路８に出力し、また判定結果ＤＪを出力する。これらの処理において、動きベクトル量判定回路５５は、フィールド間の動きベクトルＭＶＡにより現フィールド、前フィールド、前フレームを基準にした動きベクトル−γＭＶ、（１−γ）ＭＶ、（２−γ）ＭＶを生成する。
【００９６】
またこのフィールド間の動きベクトルＭＶＡの大きさを所定のしきい値により判定し、動きが小さい場合には、フィールド間の動きベクトルＭＶＡに代えて、フレーム間の動きベクトルＭＶＢにより現フィールド、前フィールド、前フレームを基準にした動きベクトル−γＭＶ、（１−γ）ＭＶ、（２−γ）ＭＶを生成する。なおこの動きベクトルＭＶＢの大きさの判定にあっては、実施例１について上述したと同一に実行される。また動きの大きさの判定にあっては、フィールド間の動きベクトルＭＶＡに代えて、フレーム間の動きベクトルＭＶＢにより実行するようにしてもよい。これによりこの実施例では、動き補正に係る動きベクトルの精度を向上し、その分、画質を向上する。
【００９７】
この実施例によれば、動きが小さい場合に、動き補正に供する動きベクトルをフレーム間の動きベクトルにより生成することにより、その分、動き補正の精度を向上して画質を向上することができる。
【実施例５】
【００９８】
この実施例においては、実施例４の構成において、フィールド間の動きベクトルＭＶＡを所定のしきい値により判定し、このフィールド間の動きベクトルＭＶＡが一定値より小さい場合に、続くフィールドでは、フレーム間で動きベクトルＭＶＢを検出し、このフレーム間の動きベクトルＭＶＢにより動き補正の処理を実行する。
【００９９】
またこのようにしてフレーム間で動きベクトルＭＶＢの検出を開始して、動きベクトルＭＶＢが一定値より大きくなると、次のフィールドでは、フィールド間で動きベクトルＭＶＡを検出する。またこれら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に供する構成を共用する。
【０１００】
この実施例によれば、動きベクトルの大きさ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換えることにより、動きベクトルの検出に供する構成をフィールド間とフレーム間とで共用して構成を簡略化することができる。
【実施例６】
【０１０１】
図７は、本発明の実施例６のフィールドレートコンバータを示すブロック図である。なおこのフィールドレートコンバータ６１は、輝度信号及び色差信号を同一に処理することにより、この図７及び以下の説明においては、輝度信号Ｙについてのみ説明し、色差信号についての重複した説明は省略する。またフィールドレートコンバータ６１において、上述の実施例と同一の構成は、対応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。
【０１０２】
このフィールドレートコンバータ６１は、動きベクトル量判定回路に代えて、動きベクトル分配回路６２、動き補正選択回路６３が設けられる点を除いて、上述の実施例と同一に構成される。
【０１０３】
ここで動きベクトル分配回路６２は、図２について上述したと同様にして、後述するように評価回路６９で設定された最も処理に適した動きベクトルＭＶ１から、現フィールド、前フィールド、前フレームを基準にした内挿フィールドの動きベクトルを計算する。またこの計算結果により、現フィールド、前フィールド、前フレームを基準にした動きベクトル−γＭＶ１、（１−γ）ＭＶ１、（２−γ）ＭＶ１をそれぞれ現フィールド動き補正回路６、前フィールド動き補正回路７、前フレーム動き補正回路８に出力する。
【０１０４】
動き補正選択回路６３は、現フィールドと前フィールドとを用いたフィールド間内挿演算処理と、現フィールドと前フレームとを用いたフレーム間内挿演算処理とを選択する判定結果ＤＪを適応動き補正回路３に出力する。
【０１０５】
ここで図８は、この動き補正選択回路６３の構成を示すブロック図である。動き補正選択回路６３は、フィールド数変換用メモリ１２から出力される動きベクトルＭＶの水平方向成分の絶対値Ｖｘを比較回路６５に入力し、ここで所定の判定基準α１と比較する。またこの動きベクトルＭＶの垂直方向成分の絶対値Ｖｙを比較回路６６に入力し、ここで所定の判定基準α２と比較する。ここでα２は、ほぼ値０の小さな値である。α１は、このα２に対してα１＞α２の関係に設定され、例えば値１０に設定される。
【０１０６】
この動き補正選択回路６３において、平均化回路６７は、処理対象のマクロブロック周辺の例えば５×５マクロブロックから検出される動きベクトルＭＶを平均値化し、平均値ベクトルＶ１を出力する。平均値ベクトルＶ１は、これに代えて例えば１フィールド単位で動きベクトルＭＶを平均値化して求めるようにしてもよい。
【０１０７】
平滑化回路６８は、例えば孤立点除去フィルタと３×３の２次元ＬＰＦとの直列回路で構成され、フィールド数変換用メモリ１２から出力される動きベクトルＭＶを孤立点除去フィルタで処理して孤立点除去ベクトルＶ２を出力する。また続く２次元のＬＰＦの出力を平滑化ベクトルＶ３として出力する。
【０１０８】
評価回路６９は、処理対象マクロブロックの動きベクトルＭＶ、値０の動きベクトルＶ０、平均値ベクトルＶ１、孤立点除去ベクトルＶ２、平滑化ベクトルＶ３を入力し、これらベクトルＭＶ、Ｖ０〜Ｖ３のうちで最も処理に適したベクトルを検出する。具体的に、評価回路６９は、これら４つのベクトルＭＶ、Ｖ０〜Ｖ３で、それぞれ前フィールドの輝度信号を動き補正し、現フィールドの輝度信号との間でフィールド間差分値の絶対値和を計算する。評価回路６９は、この絶対値和が最も小さなベクトルを、最も処理に適した動
きベクトルＭＶ１に設定する。
【０１０９】
評価回路６９は、この最も処理に適した動きベクトルＭＶ１に設定したベクトルで求められたフィールド間差分値の絶対値和ＤＦＤを比較回路７０に入力し、ここで所定の判定基準値β１と比較する。評価回路６９は、この比較回路７０による比較結果と、比較回路６５、６６による比較結果とから、また最も処理に適した動きベクトルＭＶ１の選択結果から、判定結果ＤＪを出力する。なおここでβ１は、例えば値１６である。
【０１１０】
すなわち評価回路６９は、動きベクトルＭＶの水平方向成分の絶対値Ｖｘが判定基準α１より小さい場合であって、この動きベクトルＭＶの垂直方向成分の絶対値Ｖｙが判定基準α２より小さい場合であり、かつフィールド間差分値の絶対値和ＤＦＤが判定基準値β１より小さい場合に、フレーム間の内挿演算処理により内挿フィールドを生成するように判定結果ＤＪを出力する。
【０１１１】
すなわち内挿フィールドにおける解像度の劣化が視覚的に検知されるのは、動き量が小さく、また横方向のスクロールの場合のように、水平方向のみに一定速度で画像が変化している場合である。因みに、動きが縦方向の場合には、フィールド間の処理でも、フレーム間の処理でも、視覚的な差異は少ない。これにより動きベクトルＭＶの水平方向成分の絶対値Ｖｘが判定基準α１より小さい場合であって、この動きベクトルＭＶの垂直方向成分の絶対値Ｖｙが判定基準α２より小さい場合、小さな動き量で水平方向に変化している場合であると言え、内挿フィールドにおける解像度の劣化が視覚的に検知される可能性が高い場合であると言える。またフィールド間差分値の絶対値和ＤＦＤが判定基準値β１より小さい場合、動きベクトルＭＶ１も正しく検出されていると言える。これによりこの場合、フレーム間の内挿演算処理により内挿フィールドを生成するように判定結果ＤＪを出力して、解像度の劣化を防止する。
【０１１２】
またさらに評価回路６９は、平均値ベクトルＶ１を最も処理に適した動きベクトルＭＶ１に設定した場合、すなわち平均値ベクトルＶ１によって検出されるフィールド間差分値の絶対値和の値が最も小さい場合、フレーム間の内挿演算処理により内挿フィールドを生成するように判定結果ＤＪを出力する。すなわち平均値ベクトルＶ１によって検出されるフィールド間差分値の絶対値和の値が最も小さい場合、連続した一定速度による動きであると判断することができ、この場合も解像度の劣化が視覚的に検知され易い場合であると言える。これによりこの場合も、フレーム間の内挿演算処理により内挿フィールドを生成するように判定結果ＤＪを出力して、解像度の劣化を防止する。
【０１１３】
以上の構成によれば、動画の部分で動きベクトルを用いたフィールド間又はフレーム間の内挿演算処理により内挿フィールドを生成するようにして、小さな動きの場合、又は一様な速度による動きの場合に、フレーム間内挿演算処理により内挿フィールドを生成することにより、画像歪みの発生、解像度の劣化を防止してインターレース方式によるビデオ信号のフィールド数を変換することができる。
【０１１４】
また少なくとも動きベクトル検出回路で検出される周辺マクロブロックの動きベクトルと、この動きベクトルを平均値化した動きベクトル等とから、動き補正に適した動きベクトルを選択するようにして、この動き補正に適した動きベクトルとして平均値化した動きベクトルを選択した場合に、一様な速度による動きの場合であるとすることにより、簡易かつ確実に、一様な速度による動きの場合を検出することができる。
【実施例７】
【０１１５】
なお上述の実施例７においては、フィールド間差分の絶対値和を判定基準値β１で判定する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、フレーム間差分の絶対値和を判定基準値β１で判定するようにしてもよい。またフィールド間差分の絶対値和、フレーム間差分の絶対値和に代えて、フィールド間差分の２乗加算値、フレーム間差分の２乗加算値を適用するようにしてもよい。
【０１１６】
また上述の実施例７においては、動画の部分において、フィールド間内挿演算処理とフレーム間内挿演算処理を単に切り換える場合について述べたが、本発明はこれに限らず、実施例３について上述したように加重加算によりフィールド間内挿演算処理とフレーム間内挿演算処理を切り換えるようにして、滑らかに処理を切り換えるようにしてもよい。なおこの場合、加重加算に使用する係数の値を、動き量の大きさ及び又はフィールド間差分値の絶対値和に応じて設定すればよい。
【０１１７】
また上述の実施例７においては、５種類のベクトルクトＭＶ、Ｖ０〜Ｖ３のうちで最も処理に適したベクトルを選択して動き補正に使用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、必要に応じてこれら以外のベクトルを選択対象に加えてもよく、これとは逆に孤立点除去ベクトル等を選択対象から除去してもよく、さらには実用上十分に解像度の低下、画像歪みを防止して内挿フィールドを作成することができる場合には、動きベクトル検出回路で検出した周辺マクロブロックの動きベクトルＭＶと平均値化したベクトルＶ１との２種類だけを選択対象に設定するようにしてもよい。
【０１１８】
また上述の実施例においては、単にフィールド数を変換する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、併せてライン数、画素数を変換する場合にも広く適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明は、フィールドレートコンバータに関し、特にインターレース方式のビデオ信号のフィールド数の変換に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本発明の実施例１に係るフィールドレートコンバータを示すブロック図である。
【図２】図１のフィールドレートコンバータの処理の説明に供する略線図である。
【図３】図１のフィールドレートコンバータの適応動き補正回路を詳細に示すブロック図である。
【図４】本発明の実施例２に係るフィールドレートコンバータを示すブロック図である。
【図５】本発明の実施例３に係るフィールドレートコンバータを示すブロック図である。
【図６】本発明の実施例４に係るフィールドレートコンバータを示すブロック図である。
【図７】本発明の実施例６に係るフィールドレートコンバータを示すブロック図である。
【図８】図７のフィールドレートコンバータにおける動き補正選択回路を示すブロック図である。
【図９】フィールド内挿演算処理の説明に供する略線図である。
【図１０】動きベクトルを用いた動き補正によるフィールド内挿演算処理の説明に供する略線図である。
【図１１】偶数ラインと奇数ラインとの重心の変化の説明に供する略線図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１、３１、４１、５１、６１……フィールドレートコンバータ、２……動き検出回路、３、４３……適応動き補正回路、６……現フィールド動き補正回路、７……前フィールド動き補正回路、８……前フレーム動き補正回路、１１、５３……動きベクトル検出回路、１３、３６、５５……動きベクトル量判定回路、２３、２６、２７、２９、３８、３９……選択回路、２４、２５、４７、４８……乗算回路、２８、４９……加算回路、３３……動きベクトル判定回路、４０……動き補正回路、４６……動きベクトル量判定・分配回路、６２……動きベクトル分配回路、６３……動き補正選択回路
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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