(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣接する２つのフィールドからの中間の時間のフィールドを生成するための補間フィールド生成回路において、
水平ｍ画素（ｍは自然数），垂直ｎライン（ｎは自然数）のｍ×ｎのブロック単位に隣接フィールド間に対して探索範囲内におけるブロック相関を検出するブロック相関検出手段と、
前記ブロック相関検出手段の探索範囲の相関出力において垂直ベクトルごとに水平方向のベクトル判定を行うベクトル水平判定手段と、
前記ベクトル水平判定手段の出力を入力し、垂直方向のベクトルを判定し、ブロック単位のベクトル信号を出力するベクトル垂直判定手段と、
前記２つの隣接フィールドから前記ブロック単位のベクトル信号に従って２つのフィールドの中間の時間における補間フィールド信号を発生する補間手段とを具備し、
前記ベクトル水平判定手段は、水平方向の動きがゼ口から左右にベクトルが小さい信号の相関から順番に探索していき、より相関の高いベクトルであった場合そのベクトルを候補ベクトルとし次のベクトルとの比較を行い、また途中に相関差分値が基準値を越えるレベルであった場合には、その方向の探索をしないようにすることを特徴とする補間フィールド生成回路。
【請求項２】
隣接する２つのフィールドからの中間の時間のフィールドを生成するための補間フィールド生成回路において、
水平ｍ画素（ｍは自然数），垂直ｎライン（ｎは自然数）のｍ×ｎのブロック単位に隣接フィールド間に対して探索範囲内におけるブロック相関を検出するブロック相関検出手段と、
前記ブロック相関検出手段の探索範囲の相関出力において垂直ベクトルごとに水平方向のベクトル判定を行うベクトル水平判定手段と、
前記ベクトル水平判定手段の出力を入力し、垂直方向のベクトルを判定し、ブロック単位のベクトル信号を出力するベクトル垂直判定手段と、
前記２つの隣接フィールドから前記ブロック単位のベクトル信号に従って２つのフィールドの中間の時間における補間フィールド信号を発生する補間手段とを具備し、
前記ベクトル水平判定手段は、最初に水平方向の動きがゼロのベクトルを第１の候補ベクトルに入れ、左右にベクトルが小さい信号から順番に探索していき、前記第１の候補ベクトルより相関の高いベクトルであった場合そのベクトルを第１の候補ベクトルとすると共に現在までの第１の候補ベクトルを第２の候補ベクトルとし、また前記第１の候補ベクトルより相関の低いベクトルであった場合は前記第２の候補ベクトルと比較を行い、前記第２の候補ベクトルより相関の高いベクトルであった場合そのベクトルを第２の候補ベクトルとし、全水平ベクトルの探索が終わった後に前記第１の候補ベクトルと前記第２の候補ベクトルを比較し、２つの相関値の差が所定の値より小さい場合にはより小さいベクトルを、そうでない場合には前記第１の候補ベクトルを水平判定出力とすることを特徴とする補間フィールド生成回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、隣接する２つのフィールドから、動きベクトル検出により補間フィールドを生成する際に、誤った動きベクトル検出による画質劣化を防ぐようにした補間フィールド生成回路及びフィールド倍速変換回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
欧州、アジア地域で採用されているカラーテレビジョン方式のＰＡＬ、ＳＥＣＡＭ方式はフィールド周波数が５０Ｈｚであるため、画面全体がフリッカする大画面フリッカを生ずる。メモリを使用し、フィールド周波数を１００Ｈｚに倍化することでこの大面積フリッカを低減する技術がある。
【０００３】
この技術では、フィールド周波数を２倍にするため隣接する２つのフィールドの間にもうひとつのフィールドを入れる必要がある。このような場合、図１４(a)に示すように単純に同じフィールドを２度ずつ振る方式（５０Ｈz のフィールドＡ，Ｂ，Ｃ…に対して１００Ｈz のフィールドＡ，Ａ，Ｂ，Ｂ，Ｃ，Ｃ…を生成する方法）もあるが、図１４(b) に示すように動き補償によりフィールド周波数を倍化する方式（５０Ｈz のフィールドＡ，Ｂ，Ｃ…に対して動き補償による補間フィールドＡ′，Ｂ′，Ｃ′…を作り、１００Ｈz のフィールドＡ，Ａ′，Ｂ，Ｂ′，Ｃ，Ｃ′…を生成する方法）が採用されている。
【０００４】
この動き補償フィールド倍速変換では、フィールド間の画像の動きベクトルを検出し、動きベクトルを使用して前後のフィールドから補間フィールドを生成している。これにより、動画信号においてスムーズな動きの絵を作り出すことができ、より品位の高い映像信号が得られることになる。
【０００５】
動きベクトルは、現在の画面のある部分が１つ前の画面のどの場所から移動したかを示す情報である。この動きベクトルを検出するための１つの方法として、隣接する２つのフィールド間で相関の強いブロックを求める探索方法がある。
【０００６】
図１５はこのようなブロック探索方法を示す図である。現在のフィールド画像（現フィールド）と、動きベクトルを探索するための１フィールド前の探索フィールド画像（探索フィールド）とを比較し、現フィールドの対象ブロックと最も似通った（すなわち最も相関度が高い）ブロック（最適ブロック）を探索フィールドの探索範囲内から抽出して、動きベクトルを検出する。一般的に、探索範囲は経済的理由などから予めその範囲を定める。
【０００７】
ブロック探索方法では、１個の対象ブロックに対し、探索フィールドの探索範囲内の複数の候補ブロックとの相関度をそれぞれ演算し、相関度が最も高い候補ブロックを最適ブロックとして選択し、最適ブロックと対象ブロックとの位置の差を、動きベクトルとして検出する。相関度の評価値としては、自乗誤差や絶対値誤差の累算値が用いられる。対象ブロックと候補ブロックの差分値はその相関度が高いほど小さくなるので、評価値は相関度が高いほど小さい値となる。
【０００８】
図１６に、動き補償によるフィールド補間信号を発生するための従来の補間フィールド生成回路の一例を示す。
【０００９】
図１６において、入力端子２００に入力された映像信号２０１はフィールド遅延回路２０２に導かれる。フィールド遅延回路２０２は、入力映像信号２０１を１フィールド遅延しフィールド遅延映像信号２０３を出力する。
【００１０】
ブロック相関演算回路２０４は、入力映像信号２０１とフィールド遅延映像信号２０３の２つのフィールドの間を所定のブロック単位で相関の検出を行うためブロックを水平および垂直方向に動きベクトルの探索範囲でずらしながら、それぞれのベクトルにおける差分絶対値を累算する。また、重み付け信号２０５により動きが小さい方向に検出されやすいようオフセット加算を行い、ベクトル相関信号２０６を出力する。その後に、最小値検出回路２０７は、ベクトル相関信号２０６から最小値を検出し、ベクトル探索範囲の中で、もっとも相関が高いと判定されたベクトルである相関最小値ベクトル２０８を発生する。
【００１１】
動きベクトル補間回路２０９は、相関最小値ベクトル２０８により動きベクトルに応じた補間画像即ち補間フィールドを作り出し、補間信号２１０として出力端子２１１に出力する。
【００１２】
例えば、図１７(a) に示すように探索範囲を水平方向±８画素、垂直方向±３ラインとし、対象ブロックのサイズを水平方向１６画素、垂直方向４ラインとする。候補ブロックを探索フィールド内で水平，垂直方向に１画素ずつずらし各ブロック位置（即ちベクトル）で対象ブロックとの間でブロック相関差分演算を行う。探索範囲が水平方向±８画素、垂直方向±３ラインであるので、上記探索範囲につき（８＋８＋１）×（３＋３＋１）＝１１９回、対象ブロックをずらしてサーチすることになる。図１７(b) に探索範囲のベクトル座標を示す。探索範囲の中心Ｏをベクトル（０，０）としている。また、図１７(c) に探索範囲の重み付けオフセット値を示している。図１７(c) を図１７(b) のベクトル座標と対応して見ると動き量（差分）の絶対値が０即ち水平方向の動きがゼロ（ベクトル０，０）の時には重みとして何も加えず、動き量の絶対値が水平方向に±１ずつ増加する場合はそれぞれ１，２，３…の値をオフセット加算し、垂直方向も同様に動きゼロの場合は何も加えず、動き量の絶対値が垂直方向に±１ずつ増加する場合はそれぞれ１，２，３…の値をオフセット加算することにより、対象ブロックに対する候補ブロックの相関度が同じ程度の場合にはなるべくベクトルが小さい（即ちブロック位置が中心に近い）候補ブロックが最小値ブロック（即ち最適ブロック）として選ばれるようにする。例えば、最適ブロック位置を示す相関最小値ベクトル２０８が、水平方向の動きが＋１、垂直方向の動きが＋３であった場合の補正量（オフセット値）は、図１７(c) を参照すれば○で囲んだ数値３になる。
【００１３】
図１８に、従来の動き補償フィールド倍速変換回路の一例を示す。
図１８において、入力端子３０１に供給される入力映像信号は、第１のフィールド遅延回路３０２で１フィールド遅延映像信号となりさらに第２のフィールド遅延回路３０３で１フィールド遅延されて、２フィールド遅延映像信号となる。前記１フィールド遅延映像信号及び前記２フィールド遅延映像信号はそれぞれバッファメモリ３０４及びバッファメモリ３０５を介して、動きベクトル検出回路３０６に供給されると共に補間回路３０７に供給されている。補間回路３０７は、２つのフィールド遅延信号を入力し、動きベクトル検出回路３０６で検出した動きベクトルに基づいて２つのフィールド遅延信号の間を補間する補間フィールド信号を生成する。そして、前記１フィールド遅延映像信号と、前記２フィールド遅延映像信号と、前記補間フィールド信号とを倍速変換回路３０８に供給してフィールド倍速変換を行い、出力端子３０９にフィールド倍速信号を得る。
【００１４】
ところで、図１６の補間フィールド生成回路や図１８のフィールド倍速変換回路では、前後する２つのフィールド間の画像の相関がある程度ある場合は破綻なく補間フィールドを生成できるが、２つのフィールド間の相関が低い場合は、動きベクトル検出が誤って画質劣化を生じてしまう。
【００１５】
図１６で言えば、相関最小値ベクトル２０８は探索範囲の中で最も相関の高いベクトルであるが、例えばシーンチェンジ（映像内容が大きく変わる）や画面がフラッシング（輝度変化が大きく変化）するような画像の場合、連続する２つのフィールドの相関がなく、どこをとっても相関がとれない場合がある。画像の動きが非常に速く、予め定められた探索範囲内には最適ベクトルが存在しない場合がある。このような当たるベクトルがない場合にも、より相関の高いと思われるベクトルに対してベクトル検出を行うが、相関がない中でベクトル検出を行うので、ベクトル方向が不安定だったり、間違った方向のベクトルをとってしまったりなど、画面上に異常を生じ画質が劣化する。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の如く、前後する２つのフィールド間の画像の相関が低い場合は、誤った動きベクトルの検出によって画像の乱れが生じてしまうという問題があった。
【００１７】
そこで、本発明はこの問題を解決するため、映像コンテンツの切替え時などに２つのフィールドの間で画像の相関がなく、誤った動きベクトルの検出による画質の劣化を防止することができる補間フィールド生成回路及びフィールド倍速変換回路を提供することを目的とするものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、隣接する２つのフィールドからの中間の時間のフィールドを生成するための補間フィールド生成回路において、水平ｍ画素（ｍは自然数），垂直ｎライン（ｎは自然数）のｍ×ｎのブロック単位に隣接フィールド間に対して探索範囲内におけるブロック相関を検出するブロック相関検出手段と、前記ブロック相関検出手段の探索範囲の相関出力において垂直ベクトルごとに水平方向のベクトル判定を行うベクトル水平判定手段と、前記ベクトル水平判定手段の出力を入力し、垂直方向のベクトルを判定し、ブロック単位のベクトル信号を出力するベクトル垂直判定手段と、前記２つの隣接フィールドから前記ブロック単位のベクトル信号に従って２つのフィールドの中間の時間における補間フィールド信号を発生する補間手段とを具備し、前記ベクトル水平判定手段は、水平方向の動きがゼ口から左右にベクトルが小さい信号の相関から順番に探索していき、より相関の高いベクトルであった場合そのベクトルを候補ベクトルとし次のベクトルとの比較を行い、また途中に相関差分値が基準値を越えるレベルであった場合には、その方向の探索をしないようにすることを特徴とする。
【００２４】
請求項２記載の発明は、隣接する２つのフィールドからの中間の時間のフィールドを生成するための補間フィールド生成回路において、水平ｍ画素（ｍは自然数），垂直ｎライン（ｎは自然数）のｍ×ｎのブロック単位に隣接フィールド間に対して探索範囲内におけるブロック相関を検出するブロック相関検出手段と、前記ブロック相関検出手段の探索範囲の相関出力において垂直ベクトルごとに水平方向のベクトル判定を行うベクトル水平判定手段と、前記ベクトル水平判定手段の出力を入力し、垂直方向のベクトルを判定し、ブロック単位のベクトル信号を出力するベクトル垂直判定手段と、前記２つの隣接フィールドから前記ブロック単位のベクトル信号に従って２つのフィールドの中間の時間における補間フィールド信号を発生する補間手段とを具備し、前記ベクトル水平判定手段は、最初に水平方向の動きがゼロのベクトルを第１の候補ベクトルに入れ、左右にベクトルが小さい信号から順番に探索していき、前記第１の候補ベクトルより相関の高いベクトルであった場合そのベクトルを第１の候補ベクトルとすると共に現在までの第１の候補ベクトルを第２の候補ベクトルとし、また前記第１の候補ベクトルより相関の低いベクトルであった場合は前記第２の候補ベクトルと比較を行い、前記第２の候補ベクトルより相関の高いベクトルであった場合そのベクトルを第２の候補ベクトルとし、全水平ベクトルの探索が終わった後に前記第１の候補ベクトルと前記第２の候補ベクトルを比較し、２つの相関値の差が所定の値より小さい場合にはより小さいベクトルを、そうでない場合には前記第１の候補ベクトルを水平判定出力とすることを特徴とする。
【００３０】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施の形態の補間フィールド生成回路のブロック図を示す。
【００３１】
図１において、入力端子１０に供給される入力映像信号１０１はフィールド遅延回路１０２に導かれる。フィールド遅延回路１０２は、入力映像信号１０１を１フィールド遅延しフィールド遅延映像信号１０３を出力する。
【００３２】
ブロック相関検出手段であるブロック相関演算回路１０４は、入力映像信号１０１とフィールド遅延映像信号１０３の２つのフィールドの間を所定のブロック単位で相関の検出を行うため対象ブロックを水平および垂直方向に動きベクトルの探索範囲（図１５及び図１７参照）でずらしながら、それぞれのベクトルにおける差分絶対値を積分し、また図示しない重み付け手段からの重み付け信号１０５により動きが小さい方向に検出されやすいよう例えば図１７(c) で示した如く探索範囲の中心をオフセット０とし中心から水平，垂直方向に離れるに従ってオフセット値を大きくするようなオフセット加算を行い、ベクトル相関信号１０６を出力する。このように対象ブロックを探索範囲で移動しながら各ブロック位置（つまりベクトルｘ，ｙ）での相関差分演算を行い、各演算値に対して重み付け（オフセット加算）することにより、対象ブロックに対する相関度が同じ程度の場合になるべくベクトルが小さい候補ブロックを選べるようにする。
【００３３】
動きベクトル判定手段である最小値検出回路１０７は、探索範囲内におけるブロック相関差分演算値であるベクトル相関信号１０６の中から最小値を検出し、相関最小値信号１０８及び相関最小値ベクトル１０９を発生する。これにより、最も相関度の高い候補ブロック（最適ブロック）を見つけ、相関最小値信号１０８及び相関最小値ベクトル１０９として出力することができる。
【００３４】
重み付け加算回路１１３は、所定の最低相関レベル（これについては後述するが、相関有りと判定しても良い相関差分演算値の最大範囲を示す値である）１１４に対し相関最小値ベクトル１０９に従って重み付けレベルを加算するが、この重み付けレベルはブロック相関回路１０４で相関最小値のベクトルにおいて加算されたのと同じ分だけの重み付けレベルである。この重み付けレベルの加算によって、補正最低相関レベル１１１を出力する。この重み付けを付加された補正最低相関レベル１１１は後述するように比較回路１１０における相関しきい値としての機能を果たす。なお、セレクタ１２０は、相関最小値ベクトル１０９に対応して重み付け信号１０５の供給ラインをオンにすることにより、最小値ベクトルに応じた重み付けを選択して重み付け加算回路１１３に供給するためのものである。
【００３５】
例えば、相関最小値ベクトル１０９が、水平方向の動き＋１、垂直方向の動き＋３であった場合（Ｘ+1 ，Ｙ+3 と表す）の補正量は、図１７(c) から３である。このとき、相関最小値が得られる相関最小値信号はｍ＋３（ただしｍは相関最小値が得られるブロック相関信号１０６の値）と表すことができる。前記補正量は、相関最小値信号１０８に重み付けとして加算されている値と一致している。
【００３６】
比較回路１１０は、相関最小値信号１０８と補正最低相関レベル１１１の比較を行い、セレクタ切替え信号１１２を出力する。比較回路１１０は、相関最小値信号１０８が補正最低相関レベル１１１よりも小さければ、例えば“Ｈ”レベル信号を出力し、相関最小値信号１０８が補正最低相関レベル１１１よりも大きければ、“Ｌ”レベル信号を出力する。
【００３７】
セレクタ１１６は補間回路１１８に供給する動きベクトルを選択するもので、ゼロベクトル１１５と相関最小値ベクトル１０９を入力し、セレクタ切替え信号１１２に応じて、ゼロベクトル１１５または相関最小値ベクトル１０９を動きベクトル信号として選択して出力する。セレクタ１１６は、比較回路１１０の出力が“Ｌ”レベル時、つまり探索範囲の中で一番相関の高い（即ち相関誤差の小さい）信号においてもその相関差分信号１０８が相関しきい値１１１よりも大きい（即ち相関が高いベクトルがない）場合はゼロベクトル１１５を選択し、それ以外の場合（比較回路１１０の出力が“Ｈ”レベルの時）は相関最小値ベクトル１０９を選択して出力する。なお、上述したように、相関最小値信号１０８に重み付けられた値は、補正最低相関レベル１１１では相対的に打ち消されるよう補正されているため、比較回路１１０では重み付けを除いた最低相関レベルとの間の比較を行ったのと同等になる。
【００３８】
比較回路１１０，重み付け加算回路１１３，及びセレクタ１１６は、動きベクトル信号補正手段を構成している。
【００３９】
補間フィールド生成手段である補間回路１１８は、セレクタ１１６の出力である動きベクトル１１７に応じた補間画像を作り出し、補間フィールド信号１１９として出力端子１２１に出力する。
【００４０】
以上説明した図１の実施の形態では、ブロック相関演算回路１０４で隣接する２つのフィールド間でのブロック相関演算を行う際に、検出したブロック相関差分値が、相関有りと判定できる所定差分範囲を超える場合には、動きベクトルの探索範囲内に最適な動きベクトルがないか、あるいはフラッシングのような直流（ＤＣ）変動があると言えるので、誤った動きベクトルの検出を回避するため、動きベクトル検出回路内のセレクタ１１６で動きベクトルを強制的にゼロベクトルに固定し、これを補間フィールド生成のための補間回路１１８に供給する。つまり、誤った検出による不安定な動きベクトルを、補間回路１１８に供給しないようにすることにより、画像が乱れて画質が劣化するというような問題を解消することができる。
【００４１】
図２は本発明の他の実施の形態の補間フィールド生成回路のブロック図を示している。図２において、図１と異なる点は、図１の最小値検出回路１０７に変えてベクトル判定回路７Ａとしたものである。ベクトル判定回路７Ａも相関最小値１０８及び相関最小値ベクトル１０９を検出するものであるが、図１おける最小値検出回路１０７に若干の工夫を加えたものとしてある。以下に、探索範囲を水平方向±８画素、垂直方向±３ラインとした場合を例として、ベクトル判定回路１０７Ａ、ベクトル水平判定回路４０１〜４０７、ベクトル垂直判定回路４１５を説明する。
【００４２】
図３に、図２におけるベクトル判定回路１０７Ａの構成を示している。ベクトル判定回路１０７Ａは、ブロック相関検出回路１０４からの垂直方向のブロック位置（垂直方向ベクトル）Ｙ-3 ，Ｙ-2 ，Ｙ0 ，Ｙ+1 ，Ｙ+2 ，Ｙ+3 のベクトル相関信号106-1〜106-7を入力し、それぞれベクトル水平判定回路４０１〜４０７に供給する。ベクトル水平判定回路４０１〜４０７は、各回路が図４に示すような回路で構成されていて、各垂直ラインＹ-3 〜Ｙ+3 につき水平方向のベクトル相関信号に関して相関最小値信号及び相関最小値ベクトルの２つで構成される信号４０８〜４１４を出力し、ベクトル垂直判定回路４１５に供給する。ベクトル垂直判定回路４１５についても、各回路が図４と同様な図５に示すような回路で構成されていて、各垂直ラインＹ-3 〜Ｙ+3 ごとの信号４０８〜４１４に関して、相関最小値信号１０８と相関最小値ベクトル１０９を検出して出力する。
【００４３】
図４に、図３におけるベクトル水平判定回路４０１の構成を示す。なお、符号４０２〜４０７の各回路についても同様な構成である。
【００４４】
図４において、例えば垂直ラインＹ+3 につき水平方向のブロック位置（水平方向ベクトル）Ｘ+8 ，Ｘ+7 ，Ｘ+6 ，Ｘ+5 ，Ｘ+4 ，Ｘ+3 ，Ｘ+2 ，Ｘ+1 ，Ｘ0 ，Ｘ-1 ，Ｘ-2 ，Ｘ-3 ，Ｘ-4 ，Ｘ-5 ，Ｘ-6 ，Ｘ-7 ，Ｘ-8 のベクトル相関信号106-11〜106-27を入力し、セレクタ４２１に供給する。セレクタ４２１は、タイミング発生回路４２６からのタイミング制御信号によって図示したサーチ順番（０，１，２，３，……１５，１６）に従い、ベクトル相関信号106-19，106-18，106-20，……106-11，106-27を順次に選択して出力する。最初にベクトルＸ0 の相関信号即ち０ベクトルの信号がセレクタ４２１から出力され最小値回路４２２を経て最小値レジスタ４２３に蓄えられ、次のタイミングでベクトルＸ+1 の相関信号（相関差分値）が出力されると同時に最小値回路４２２でベクトルＸ0 の値との比較が行われて小さい方のベクトルの値が最小値レジスタ４２３に蓄えられかつ最小ベクトルレジスタ４２４にそのベクトルが蓄えられる。これを順番に１６回やっていくと全ての比較が行われた最小値及びそのベクトルが最小値レジスタ４２３及び最小ベクトルレジスタ４２４に蓄えられる。最小値レジスタ４２３及び最小ベクトルレジスタ４２４に蓄えられた各信号408-1，408-2は、セレクタ４２１のセレクトが一巡すると出力として次段のベクトル垂直判定回路４１５に供給される。ところで、図４の回路では、比較回路４２５が設けられている。この比較回路４２５は、シーケンスシャルに出力されてくるベクトルＸ0 ，Ｘ+1 ，Ｘ-1 ，Ｘ+2 ，Ｘ-2 ，Ｘ+3 ，Ｘ-3 ，……のベクトル相関差分値がかなり大きく（即ち相関がなく）、レファレンスレベルを越えた場合には、その比較結果に基づきタイミング発生回路４２６を止めてサーチを止めることにより、最小値レジスタ４２３及び最小ベクトルレジスタ４２４からそれまでのサーチにおいて蓄えた最小値，最小値ベクトルを出力408-1，408-2として発生する。
【００４５】
次に、図５に、図３におけるベクトル垂直判定回路４１５の構成を示す。概略的な構成は図４のベクトル水平判定回路と同様である。セレクタ４３１には、図３に示したベクトル水平判定回路４０１〜４０７からの垂直方向ベクトルＹ-3 ，Ｙ-2 ，Ｙ0 ，Ｙ+1 ，Ｙ+2 ，Ｙ+3 の各々についての水平方向の最小値及び最小値ベクトルの判定結果を入力する。セレクタ４３１は、タイミング発生回路４３６からのタイミング制御信号によって図示したサーチ順番（０，１，２，３，……５，６）に従い、ベクトル相関信号408-14，408-13，408-15，……408-11，408-17を順次に選択して出力する。最初にベクトルＹ0 の相関信号即ち０ベクトルの信号がセレクタ４３１から出力され最小値回路４３２を経て最小値レジスタ４３３に蓄えられ、次のタイミングでベクトルＹ+1 の相関信号（相関差分値）が出力されると同時に最小値回路４３２でベクトルＹ0 の値との比較が行われて小さい方のベクトルの値が最小値レジスタ４３３に蓄えられかつ最小ベクトルレジスタ４３４にそのベクトルが蓄えられる。これを順番に６回やっていくと全ての比較が行われた最小値及びそのベクトルが最小値レジスタ４３３及び最小ベクトルレジスタ４３４に蓄えられる。最小値レジスタ４３３及び最小ベクトルレジスタ４３４に蓄えられた各信号１０８，１０９は、セレクタ４３１のセレクトが一巡すると出力として次段の回路に供給される。さらに図５の回路においても、比較回路４３５が設けられている。この比較回路４３５は、シーケンスシャルに出力されてくるベクトルＹ0 ，Ｙ+1 ，Ｙ-1 ，Ｙ+2 ，Ｙ-2 ，Ｙ+3 ，Ｙ-3 のベクトル相関差分値がかなり大きく（即ち相関がなく）、レファレンスレベルを越えた場合には、その比較結果に基づきタイミング発生回路４３６を止めてサーチを止めることにより、最小値レジスタ４３３及び最小ベクトルレジスタ４３４からそれまでのサーチにおいて蓄えた最小値，最小値ベクトルを出力１０８，１０９として発生する。
【００４６】
図６は、図４（又は図５）の動作を説明している。横軸にサーチ順番または水平（又は垂直）方向ベクトルをとり、縦軸に相関差分値をとってある。最小値回路４２２で最小値を検出し、最小値レジスタ４２３及び最小値ベクトルレジスタ４２４に蓄える過程において、ベクトル＋１での相関差分値ａとベクトル＋４での相関差分値ｂが同じ値であった場合には、最小値としてベクトルの小さい方ａを選択する。これにより、同じ絵柄が繰り返す画像パターンでは、空間距離の近い即ち探索範囲の中心から近い位置の動きベクトルを選択することで動きベクトルの誤検出による画質劣化を防ぐことができる。また、ベクトル＋６におけるようにそのときの相関差分値が比較回路４２５のレファレンスレベルを越えている場合には比較回路４２５の比較出力にてタイミング発生回路４２６を止めてサーチを停止し、それまでの最小値ａ及びそのベクトル＋１が各レジスタ４２３，４２４から出力されることになる。従ってベクトル＋７以上に最小値となるレベルがあっても、それは検出されないことになる。
【００４７】
なお、上記の探索過程において、ベクトル＋１での相関差分値ａとベクトル＋４での相関差分値ｂについて、大きいベクトルの方の相関差分値ｂが小さいベクトルの方の相関差分値ａより小さい値であった場合には、最小値として値ａを選ぶか値ｂを選ぶかを決めるには、例えば図７に述べる回路を用いることができる。
【００４８】
図７は、図３におけるベクトル水平判定回路４０１の他の構成例を示している。なお、符号４０２〜４０７の各回路についても同様な構成である。
【００４９】
図７において、例えば垂直ラインＹ+3 につき水平方向のブロック位置（水平方向ベクトル）Ｘ+8 ，Ｘ+7 ，Ｘ+6 ，Ｘ+5 ，Ｘ+4 ，Ｘ+3 ，Ｘ+2 ，Ｘ+1 ，Ｘ0 ，Ｘ-1 ，Ｘ-2 ，Ｘ-3 ，Ｘ-4 ，Ｘ-5 ，Ｘ-6 ，Ｘ-7 ，Ｘ-8 のベクトル相関信号106-11〜106-27を入力し、セレクタ４４１に供給する。セレクタ４４１は、タイミング発生回路４４６からのタイミング制御信号によって図示したサーチ順番（０，１，２，３，……１５，１６）に従い、ベクトル相関信号106-19，106-18，106-20，……106-11，106-27を順次に選択して出力する。最初にベクトルＸ0 の相関信号（相関差分値）即ち０ベクトルの信号がセレクタ４４１から出力され第１の最小値回路４４２を経て第１の候補ベクトルとして第１の最小値レジスタ４４３に蓄えられ、その後サーチ順番に従いベクトルが小さい信号から順番に探索していき、前記第１の最小値回路４４２において前記第１の候補ベクトルの相関差分値と比較を行い、前記第１の候補ベクトルの値より相関の高いベクトルであった場合そのベクトル及びその値を第１の候補ベクトル及びその相関差分値として第１の最小値レジスタ４４３及び第１の最小ベクトルレジスタ４４４に蓄えると共に現在までの第１の候補ベクトル及びその値を第２の候補ベクトル及びその相関差分値として第２の最小値レジスタ４４８及び第２の最小ベクトルレジスタ４４９に蓄え、また前記第１の最小値回路４４２の入力ベクトルの値が前記第１の候補ベクトルの値より相関の低いベクトルであった場合、第２の最小値回路４４７において前記第２の候補ベクトルの相関差分値と比較を行い、前記第２の候補ベクトルの相関差分値より相関の高いベクトルであった場合そのベクトル及びその値を第２の候補ベクトル及びその相関差分値として第２の最小値レジスタ４４８及び第２の最小ベクトルレジスタ４４９に蓄え、全水平ベクトルの探索が終わった後に、次段の水平ベクトル判定回路４５０において前記第１の候補ベクトルの相関差分値と前記第２の候補ベクトルの相関差分値を比較し、２つの相関差分値の差が所定の値より小さい（即ち２つの相関差分値が所定の範囲内にある）場合にはより小さいベクトル及びその値を、そうでない場合には前記第１の候補ベクトル及びその値を水平判定出力408-1，408-2とする。
【００５０】
なお、図７の回路においても図４の回路と同様に、比較回路４４５が設けられていて、セレクタ４４１からシーケンスシャルに出力されてくるベクトルＸ0 ，Ｘ+1 ，Ｘ-1 ，Ｘ+2 ，Ｘ-2 ，Ｘ+3 ，Ｘ-3 ，……のベクトル相関差分値がかなり大きく（即ち相関がなく）、レファレンスレベルを越えた場合には、その比較結果に基づきタイミング発生回路４２６を止めてサーチを止めることにより、第１の最小値レジスタ４４３及び第１の最小ベクトルレジスタ４４４からそれまでのサーチにおいて蓄えた第１の候補ベクトル及びその相関差分値を水平ベクトル判定回路４５０に供給すると共に、第２の最小値レジスタ４４８及び第２の最小ベクトルレジスタ４４９からそれまでのサーチにおいて蓄えた第２の候補ベクトル及びその相関差分値を水平ベクトル判定回路４５０に供給することになる。
【００５１】
図８は、本発明の一実施の形態のフィールド倍速変換回路のブロック図を示している。
【００５２】
図８において、入力端子１５０に入力されたディジタル映像信号は、該映像信号を１フィールド遅延する第１のフィールド遅延回路１５１に入力すると共に動き検出回路１５８１５８に入力している。第１のフィールド遅延回路１５１からの１フィールド遅延映像信号は第２のフィールド遅延回路１５２でさらに１フィールド遅延されて２フィールド遅延映像信号とって出力される。
【００５３】
動き検出回路１５８では、前記入力映像信号と前記第２のフィールド遅延回路１５２からの２フィールド遅延映像信号との差分をとり（このとき、奇数，偶数のどちらか一方の同じフィールド同士の差分がとられることになる）、該２フィールド間差分信号から画像の動きを検出する。そして、動き検出回路１５８からの検出信号１７１は、フィールド積分回路１５９にてフィールド毎に積分され、その積分信号１７２はセレクタ制御回路１６０に供給される。セレクタ制御回路１６０では、フィールド積分信号を所定値（シーンチェンジ時やフェードイン・フェードアウト時のような画面全体の大きな動きを検出するためのしきい値）と比較することにより後述のセレクタ１５７に対するセレクタ制御信号１７３を生成する。
【００５４】
一方、前記第１，第２のフィールド遅延回路１５１，１５２から出力される２つの隣接フィールド信号はそれぞれ、第１，第２のバッファメモリ１５３，１５４に一時的に蓄えられた（これは後述する補間回路１５６の出力信号などとのタイミング合わせのためである）後、セレクタ１５７及び倍速変換回路１６１に供給されると共に、動きベクトル検出回路１５５に供給されるようになっている。
【００５５】
動きベクトル検出回路１５５は、例えば図１または図２に示した動きベクトル検出回路と同様に構成することができ、２つの隣接フィールド信号間の相関から、動きベクトルを検出する。
【００５６】
そして、補間回路１５６では、動きベクトル検出回路１５５からの動きベクトルに基づき前記２つの隣接フィールド信号から２つのフィールドの中間の時間における補間フィールド信号を発生して、セレクタ１５７に供給する。
【００５７】
セレクタ１５７は前記セレクタ制御回路１６０と共に選択手段を構成している。セレクタ１５７では、前記セレクタ制御回路１６０におけるフィールド積分信号と所定値との比較結果に応じて、フィールド積分信号が所定値より小さい場合は、補間回路１５６からの補間フィールド信号を選択し、フィールド積分信号が所定値より大きい場合は、第１，第２のフィールド遅延回路１５１，１５２からの２つの隣接フィールド信号を１組の信号として選択する。
【００５８】
倍速変換回路１６１は、前記２つの隣接フィールド信号と前記セレクタ１５７で選択したフィールド信号（補間フィールド信号又は２つの隣接フィールド信号）とを用いてフィールド周波数を倍化したフィールド倍速信号を生成し出力端子１６２に出力する。
【００５９】
図８の実施の形態では、２フィールド間差分信号から画像の動きを検出し、その動き検出信号をフィールド毎に積分し、その積分結果を所定値と比較し、その大小関係により、セレクタ１５７では、動きベクトル検出回路１５５及び補間回路１５８で生成した動き補償した補間フィールド信号か、または動き補償を行わない２つの隣接フィールド信号かを選択して出力する。前記積分結果が、所定値より小さい場合は、動き補償した補間フィールド信号を選択し、所定値より大きい場合は、動き補償を行わない２つの隣接フィールド信号を選択する。そして、動き補償を行わない２つの隣接フィールド信号（即ち奇数，偶数フィールド信号）間に前記セレクタ１５７で選択したフィールド信号を用いて２倍のフィールド周波数のフィールド倍速信号を生成するものである。これにより、前記積分結果が所定値より小さい場合には、図１４(b) に示したように動き補償による補間フィールド信号を利用したフィールド走査を行い、前記積分結果が所定値より大きい場合には、２つのフィールド間の画像に相関がない場合（シーンチェンジ時やフェードイン・フェードアウト時のような画面全体に大きな動きがある場合）であるので、図１４(a) に示したように動き補償を行わない単純に同じフィールドを２度振るフィールド走査を行って、動きベクトルの誤検出による画質劣化を改善できるようにしている。
【００６０】
図９は、図８における動き検出回路１５８及びフィールド積分回路１５９の構成を示すブロック図である。
【００６１】
図９に示すように、動き検出回路１５８は、減算器５０２とローパスフィルタ（ＬＰＦ）５０３と絶対値回路５０４と非線形回路５０５から構成されている。減算器５０２には、入力端子１５０に入力する非遅延の入力映像信号と、入力端子５０１に入力する第２のフィールド遅延回路１５２からの２フィールド遅延映像信号とが入力され、入力映像信号と２フィールド遅延信号との差分信号が演算され、ＬＰＦ５０３に出力される。 ＬＰＦ５０３では低域成分が抽出され、絶対値回路５０４で絶対値信号が生成され、非線形回路５０５に出力される。ＬＰＦ５０３は水平高域にあるノイズ成分によって動き検出が誤判定することを防ぐためのものである。非線形回路５０５は絶対値回路５０４からの絶対値信号を３ビットないし４ビットに制限するものである。
【００６２】
フィールド積分回路１５９は、水平期間積分回路５０６と垂直期間積分回路５０７から構成され、動き検出信号を水平期間積分回路５０６で水平期間に積分した後、垂直期間積分回路５０７で所定の垂直走査期間積分することにより、フィールド積分信号を生成する。
【００６３】
図１０に、図８におけるセレクタ制御回路１６０の構成を示す。セレクタ制御回路１６０は、大小比較回路５１１と基準値発生回路５１２から構成されている。入力端子５１０からフィールド積分信号１７２を入力し、大小比較回路５１１に供給する。大小比較回路５１１では、フィールド積分信号と基準値発生回路５１２からの基準値が比較され、フィールド積分信号と基準値との大小関係を示すディジタル判定信号１７３が出力される。なお、デジタル判定信号１７３は、基準値発生回路５１２にも供給され、ヒステリシス特性を得られるように基準値を制御する。入力端子５１０から入力するフィールド積分信号１７２が基準値より大きい場合、大小比較回路５１１はレベル“Ｈ”を出力し、小さい場合はレベル“Ｌ”を出力するとすれば、基準値発生回路５１２は“Ｈ”出力を受けて基準値を下げ、“Ｌ”出力を受けた場合は基準値を上げる。このようにして、大小比較出力が安定するように動作する。
【００６４】
上記の構成によれば、画像全体が動くシーンでは、フレーム間すなわち２フィールド間の差分信号が発生し、これをフィールド単位で積分した信号は、セレクタ制御回路１６０の基準値を超えるので、セレクタ制御信号１７３は、バッファメモリ１５３ないし１５４の出力を選択し補間回路１１５６の出力信号を選択しないように、セレクタ１５７を制御する。
【００６５】
図１１に、本発明の他の実施の形態のフィールド倍速変換回路のブロック図を示している。
【００６６】
図１１において、図８の実施の形態と異なる点は、動き検出回路１５８，フィールド積分回路１５９及びセレクタ制御回路１６０からなる構成の代わりに、シーンチェンジ検出回路１８０を設けた構成とし、セレクタ１５７はシーンチェンジ検出回路１８０で制御されるようにしたものである。その他の構成は図８と同様である。
【００６７】
シーンチェンジ検出回路１８０は、動きベクトル検出回路１５５からの動きベクトル信号に基づき入力映像信号のシーンチェンジを検出し、補間回路１５６に供給する。補間回路１５６では、前記動きベクトル信号を用いて前記第１，第２のバッファメモリ１５３，１５４から出力される２つの隣接フィールド信号から２つのフィールドの中間の時間における補間フィールド信号を発生する。
【００６８】
選択手段であるセレクタ１５７は、シーンチェンジ検出回路１８０でシーンチェンジを検出しない場合は、前記補間フィールド信号を選択し、シーンチェンジを検出した場合は、前記２つの隣接フィールド信号を選択する。そして、倍速変換回路１６１は、前記２つの隣接フィールド信号と前記セレクタ１５７で選択したフィールド信号（補間フィールド信号又は２つの隣接フィールド信号）とを用いてフィールド周波数を倍化したフィールド倍速信号を生成し出力端子１６２に出力する。
【００６９】
図１２に、図１１におけるシーンチェンジ検出回路１８０の構成を示す。シーンチェンジ回路１８０は、水平ベクトル累積回路１８１と、垂直ベクトル累積回路１８２と、シーンチェンジ判定回路１８３とで構成されている。
【００７０】
水平ベクトル累積回路１８１は動きベクトル検出回路１５５から出力された検出ベクトル信号を受けて、検出した動きベクトルの水平成分をフィールド単位で累積加算し、垂直ベクトル累積回路１８２は動きベクトルの垂直成分をフィールド単位で累積加算するものである。シーンチェンジ判定回路１８３は、動きベクトルの水平成分の累積加算値と垂直成分の累積加算値とを入力し、これらの累積加算値に基づいてシーンチェンジか否かを判定し、判定信号１８４をセレクタ制御信号としてセレクタ１５７に供給する。
【００７１】
シーンチェンジ判定回路１８３では、カメラを一方向に例えば左右或いは上下に動かして撮影した所謂パン画像と、映像コンテンツが変化するシーンチェンジ画像とを区別して判定することが可能である。
【００７２】
カメラパンの場合は、探索範囲を画面上で変えてブロック相関演算を行った場合、パン画像であれば画面上の至るところで検出される動きベクトルは同一ベクトル（方向と大きさが同じ）であるので、例えば動きベクトルの水平成分をベクトルごとに累積加算しヒストグラムを作成すると、図１３(a) のようにほぼ同じベクトルだけに累積加算値が集中するような分布となる。
【００７３】
これに対して、シーンチェンジの場合は、探索範囲を画面上で変えてブロック相関演算を行った場合、シーンチェンジ画像であれば画面上の各所で検出される動きベクトルは異なったベクトル（方向と大きさが異なる）であるので、例えば動きベクトルの水平成分をベクトルごとに累積加算しヒストグラムを作成すると、図１３(b) のように異なったベクトルに累積加算値がランダムに散らばるような分布となる。
【００７４】
従って、シーンチェンジ判定回路１８３で上記の違いを判定することにより、シーンチェンジの場合には、判定回路１８３は図１３(b) のベクトルの散らばり状態をシーンチェンジと判定し、セレクタ１５７は動き補償しない２つに隣接フィールド信号を選択することになる。パン画像の場合、判定回路１８３は図１３(b) のベクトルの散らばり状態ではなく図１３(a) の状態を検出するのでシーンチェンジと判定せず、セレクタ１５７は補間回路１５６からの動き補償した補間フィールド信号を選択することができる。
【００７５】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、隣接するフィールドから中間の補間フィールドを動きベクトルを用いて生成する際に、予め定められた動きベクトルの探索範囲に相関のある画像がない場合や、２つのフィールド間にＤＣ変動がある場合は、動きベクトルを０ベクトルに固定して、誤った動きベクトルの検出による補間フィールドの生成を行わないようにして検出ミスに基づく画質劣化を改善することができる。
【００７６】
また、同じ絵柄が繰り返す画像パターンでは、空間距離の近い動きベクトルを選択することで動きベクトルの誤検出による画質劣化を防ぐことができる。
【００７７】
さらに、フィールド倍速変換を行う際、２つのフィールド間の画像に相関のないことを検出した場合（シーンチェンジ等）には、動きベクトルの検出ミスによって生成される動きベクトル補償フィールドを選択しないようにして、検出ミスに基づく画質劣化を大きく改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の補間フィールド生成回路のブロック図。
【図２】本発明の他の他の形態の補間フィールド生成回路のブロック図。
【図３】図２におけるベクトル判定回路１０７Ａの構成を示すブロック図。
【図４】図３におけるベクトル水平判定回路４０１の構成を示すブロック図。
【図５】図３におけるベクトル垂直判定回路４１５の構成を示すブロック図。
【図６】図４（又は図５）の動作を説明する図。
【図７】図３におけるベクトル水平判定回路４０１の他の構成例を示すブロック図。
【図８】本発明の一実施の形態のフィールド倍速変換回路を示すブロック図。
【図９】図８における動き検出回路１５８及びフィールド積分回路１５９の構成を示すブロック図。
【図１０】図８におけるセレクタ制御回路１６０の構成を示すブロック図。
【図１１】本発明の他の実施の形態のフィールド倍速変換回路のブロック図。
【図１２】図１１におけるシーンチェンジ検出回路１８０の構成を示すブロック図。
【図１３】図１２のシーンチェンジ判定を説明するヒストグラム。
【図１４】フィールド周波数を倍化にする方法を説明する図。
【図１５】動きベクトル検出のためのブロック探索方法を示す図。
【図１６】動き補償によるフィールド補間信号を発生するための従来の補間フィールド生成回路の一例を示すブロック図。
【図１７】動きベクトル検出のための探索範囲及び重み付けオフセットの一例を示す図。
【図１８】従来の動き補償フィールド倍速変換回路の一例を示すブロック図。
【符号の説明】
１００，１５０…映像信号入力端子
１０２…フィールド遅延回路
１０４…ブロック相関演算回路（ブロック相関検出手段）
１０７…最小値検出回路（動きベクトル判定手段）
１１０…比較回路
１１３…重み付け加算回路
１１６…セレクタ
１１８，１５６…補間回路
１０７Ａ…ベクトル判定回路（動きベクトル判定手段）
１５１…第１のフィールド遅延回路
１５２…第２のフィールド遅延回路
１５５…動きベクトル検出回路
１５７…セレクタ
１５８…動き検出回路
１５９…フィールド積分回路
１６０…セレクタ制御回路
１６１…倍速変換回路
１８０…シーンチェンジ検出回路
１８１…水平ベクトル累積回路
１８２…垂直ベクトル累積回路
１８３…シーンチェンジ判定回路
４０１〜４０７…ベクトル水平判定回路
４１５…ベクトル垂直判定回路
４２１，４３１，４４１…セレクタ
４２２，４３２…最小値回路
４２３，４３３…最小値レジスタ
４２４，４３４…最小ベクトルレジスタ
４２５，４３５，４４５…比較回路
４２６，４３６，４４６…タイミング発生回路
４４２…第１の最小値回路
４４３…第１の最小値レジスタ
４４４…第１の最小ベクトルレジスタ
４４７…第２の最小値回路
４４８…第２の最小値レジスタ
４４９…第２の最小ベクトルレジスタ
４５０…水平ベクトル判定回路
【図１】
0004342032.tif 000002
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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