(57)【要約】本願発明は、映像信号が入力される信号入力部と、前記信号入力部に入力された映像信号に補間フレームを挿入することによってフレーム数を変換するフレームレート変換部と、を備えるフレームレート変換装置において、前記フレームレート変換部は、前記補間フレームの前のフレームに含まれるブロックと前記補間フレームの後のフレームに含まれるブロックとをブロックマッチングすることによって、前記補間フレームに含まれる補間画素の動きベクトルを求め、前記動きベクトルを求める際にブロックマッチングしたブロックに含まれる一部の画素を用いて、前記補間画素を作成することを特徴とする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像信号が入力される信号入力部と、前記信号入力部に入力された映像信号に補間フレームを挿入することによってフレーム数を変換するフレームレート変換部と、を備えるフレームレート変換装置において、
前記フレームレート変換部は、
前記補間フレームの前のフレームに含まれるブロックと前記補間フレームの後のフレームに含まれるブロックとをブロックマッチングすることによって、前記補間フレームに含まれる補間画素の動きベクトルを求め、
前記動きベクトルを求める際にブロックマッチングしたブロックに含まれる一部の画素を用いて、前記補間画素を作成することを特徴とするフレームレート変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載のフレームレート変換装置であって、
前記フレームレート変換部は、
前記補間フレームの前のフレーム及び前記補間フレームの後のフレームから、前記補間画素を中心として互いに点対称の位置のブロックを選択し、
前記選択したブロックをブロックマッチングすることによって、前記補間フレームに含まれる補間画素の動きベクトルを求めることを特徴とする。
【請求項３】
請求項１に記載のフレームレート変換装置であって、
前記フレームレート変換部は、前記補間フレームに含まれるすべての補間画素の動きベクトルを求めることを特徴とする。
【請求項４】
請求項１に記載のフレームレート変換装置であって、
前記ブロックは、複数の画素を含み、
前記フレームレート変換部は、前記動きベクトルを求める際にブロックマッチングしたブロックに含まれる一つの画素を用いて、前記補間画素を作成することを特徴とする。
【請求項５】
請求項１に記載のフレームレート変換装置であって、
前記ブロックは、複数の画素を含み、
前記フレームレート変換部は、前記動きベクトルを求める際にブロックマッチングしたブロックに含まれる二つ以上の画素を用いて、前記補間画素を作成することを特徴とする。
【請求項６】
請求項１に記載のフレームレート変換装置であって、
前記フレームレート変換部は、前記補間フレームの前の複数のフレーム及び前記補間フレームの後の複数のフレームを用いてブロックマッチングすることによって、前記補間フレームに含まれる補間画素の動きベクトルを求めることを特徴とする。
【請求項７】
映像信号が入力される信号入力部と、前記信号入力部に入力された映像信号に補間フレームを挿入することによってフレーム数を変換するフレームレート変換部と、前記フレームレート変換部がフレーム数を変換した映像信号を表示する表示部と、を備える映像表示装置において、
前記フレームレート変換部は、
前記補間フレームの前のフレームに含まれるブロックと前記補間フレームの後のフレームに含まれるブロックとをブロックマッチングすることによって、前記補間フレームに含まれる補間画素の動きベクトルを求め、
前記動きベクトルを求める際にブロックマッチングしたブロックに含まれる一部の画素を用いて、前記補間画素を作成することを特徴とする映像表示装置。
【請求項８】
請求項７に記載の映像表示装置であって、
前記フレームレート変換部は、
前記補間フレームの前のフレーム及び前記補間フレームの後のフレームから、前記補間画素を中心として互いに点対称の位置のブロックを選択し、
前記選択したブロックをブロックマッチングすることによって、前記補間フレームに含まれる補間画素の動きベクトルを求めることを特徴とする。
【請求項９】
請求項７に記載の映像表示装置であって、
前記フレームレート変換部は、前記補間フレームに含まれるすべての補間画素の動きベクトルを求めることを特徴とする。
【請求項１０】
請求項７に記載の映像表示装置であって、
前記ブロックは、複数の画素を含み、
前記フレームレート変換部は、前記動きベクトルを求める際にブロックマッチングしたブロックに含まれる一つの画素を用いて、前記補間画素を作成することを特徴とする。
【請求項１１】
請求項７に記載の映像表示装置であって、
前記ブロックは、複数の画素を含み、
前記フレームレート変換部は、前記動きベクトルを求める際にブロックマッチングしたブロックに含まれる二つ以上の画素を用いて、前記補間画素を作成することを特徴とする。
【請求項１２】
請求項７に記載の映像表示装置であって、
前記フレームレート変換部は、前記補間フレームの前の複数のフレーム及び前記補間フレームの後の複数のフレームを用いてブロックマッチングすることによって、前記補間フレームに含まれる補間画素の動きベクトルを求めることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、映像表示装置に備えられているフレームレート変換装置に関し、特に、映像信号のフレーム周波数を変換する技術に関する。
【背景技術】  映像表示装置は、受信した映像信号のフレーム周波数（フレームレート）を所望のフレームレートに変換して表示する。映像表示装置は、フレームレートを変換するフレームレート変換装置を備える。
フレームレート変換装置に関する技術が、特開２００１−１１１９６８号公報に記載されている。
この技術によると、フレームレート変換装置は、同じフレーム画像を複数回繰り返すことによって、映像信号のフレームレートを増加させる。
例えば、フレームレート変換装置は、映像信号のフレームレートを２倍にする場合、各フレーム画像を２回ずつ繰り返す。この場合のフレームレート変換後の映像では、画面内を移動する物体が、連続する２つのフレーム画像で同じ位置となる。そのため、映像の滑らかさが損なわれるモーションジャダー妨害が発生する。
この問題を解決する技術として、動き補正型のフレームレート変換法が提案されている。動き補正型のフレームレート変換法は、特開平１１−１１２９３９号公報に記載されている。
この技術によると、フレームレート変換装置は、フレームレート変換前の映像信号から動きベクトルを探索する。次に、探索した動きベクトルに応じて、前後のフレーム画像に含まれる画像の位置を移動させる。このようにして、新たなフレーム画像を生成する。そして、生成した新たなフレーム画像を挿入することによって、映像信号のフレームレートを増加させる。
動き補正型のフレームレート変換法は、モーションジャダー妨害の除去に有効である。
しかし、動き補正型のフレームレート変換では、特有な画質劣化が発生する。ここで、画質劣化が発生する理由を説明する。フレームレート変換装置は、ブロックマッチングを用いて、一つのブロックに対して一つの動きベクトルを探索する。そして、探索した動きベクトルに基づいて、新たなフレーム画像内のブロックを作成する。そのため、動きベクトルの探索結果が少しでも誤っていると、新たなフレーム画像にブロック状のノイズが発生してしまう。
そこで、ブロック状のノイズを除去する技術が、特開平１１−１１２９３９号公報に記載されている。
この技術によると、フレームレート変換装置は、ブロックマッチングを用いて動きベクトルを探索した後に、画素毎の動きベクトルを再度探索する。
【発明の開示】
しかし、このフレームレート変換装置は、ベクトル探索を二回行う。そのため、フレームレート変換装置の回路規模及びコストが大きくなるという問題があった。
そこで、本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、高画質かつ低コストのフレームレート変換装置を提供することを目的とする。
本発明は、映像信号が入力される信号入力部と、前記信号入力部に入力された映像信号に補間フレームを挿入することによってフレーム数を変換するフレームレート変換部と、を備えるフレームレート変換装置において、前記フレームレート変換部は、前記補間フレームの前のフレームに含まれるブロックと前記補間フレームの後のフレームに含まれるブロックとをブロックマッチングすることによって、前記補間フレームに含まれる補間画素の動きベクトルを求め、前記動きベクトルを求める際にブロックマッチングしたブロックに含まれる一部の画素を用いて、前記補間画素を作成することを特徴とする。
本発明のフレームレート変換装置によると、高画質かつ低コストでフレームレートを変換できる。
【図面の簡単な説明】  第１図は、本発明の第１の実施の形態のフレームレート変換装置のブロック図である。
第２図は、本発明の第１の実施の形態のフレームレート変換装置の補間フレーム作成処理のフローチャートである。
第３図は、本発明の第１の実施の形態のフレームレート変換装置のブロック探索処理及び補間対象画素作成処理の説明図である。
第４図は、本発明の第１の実施の形態のフレームレート変換装置がブロックマッチングするブロックの説明図である。
第５図は、本発明の第２の実施の形態のフレームレート変換装置のブロック探索処理及び補間対象画素作成処理の説明図である。
第６図は、本発明の第３の実施の形態のフレームレート変換装置がブロックマッチングするブロックの説明図である。
第７図は、本発明の第４の実施の形態のフレームレート変換装置のブロックマッチング処理の説明図である。
第８図は、本発明の第５の実施の形態の映像表示装置のブロック図である。
【発明を実施するための最良の形態】  （第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態は、映像信号のフレームレートを２倍に変換する場合を説明する。
第１図は、本発明の第１の実施の形態のフレームレート変換装置１００のブロック図である。
フレームレート変換装置１００は、映像入力部１０１、画像記憶装置（ＦＭ）１０２、１０３、１０８、画素内挿器（ＭＩＸ）１０４、切り替え回路（ＳＷ）１０５、遅延装置（ＤＹ）１０６及び動き探索器（ＭＥ）１０７を備える。
映像入力部１０１は、外部から入力された映像信号を、画像記憶装置１０２及び遅延装置１０６に送信する。
なお、映像入力部１０１に入力される信号は、デジタル信号である。よって、フレームレート変換装置１００は、アナログ信号を入力される場合、ＡＤ変換部を備える。ＡＤ変換部は、外部から入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号を映像入力部１０１に送信する。
画像記憶装置１０２、１０３、１０８は、受信した映像信号のフレーム画像を記憶する。遅延装置１０６は、受信した映像信号を１フレーム分だけ遅延させて、画像記憶装置１０３に送信する。
つまり、画像記憶装置１０３は、画像記憶装置１０２が受信する映像信号より１フレーム遅れた映像信号を受信する。
動き探索器１０７は、画像記憶装置１０２が記憶しているフレーム画像と画像記憶装置１０３が記憶しているフレーム画像との間でブロックマッチングを行うことによって、動きベクトルを探索する。つまり、動き探索器１０７は、フレーム画像と、当該フレーム画像より１フレーム遅延させられたフレーム画像との間で、ブロックマッチングを行う。
画素内挿器１０４は、画像記憶装置１０２及び１０３が記憶しているフレーム画像並びに動き探索器１０７が探索した動きベクトルに基づいて、補間フレーム画像を作成する。そして、画素内挿器１０４は、作成した補間フレーム画像を画像記憶装置１０８に送信する。
切り替え回路１０５は、画像記憶装置１０８が記憶している補間フレーム画像と、画像記憶装置１０３が記憶しているフレーム画像とを、交互に出力する。
本発明のフレームレート変換装置１００は、これらの構成を備えることによって、映像信号のフレームレートを２倍に変換できる。
第２図は、本発明の第１の実施の形態のフレームレート変換装置１００の補間フレーム作成処理のフローチャートである。
まず、フレームレート変換装置１００の動き探索器１０７は、作成する補間フレーム画像の全体を選択するように、一つの画素（補間対象画素）を補間フレーム画像から選択する（５０１）。
次に、フレームレート変換装置１００の動き探索器１０７は、選択した補間対象画素に対して、ブロック探索処理を行う（５０２）。
次に、フレームレート変換装置１００の画素内挿器１０４は、動き探索記１０７が探索したブロックに基づいて、補間対象画素作成処理を行う（５０３）。
なお、ブロック探索処理５０２及び補間対象画素作成処理５０３については、第３図で詳細を後述する。
次に、フレームレート変換装置１００の画素内挿器１０４は、補間フレーム画像に含まれるすべての画素を動き探索器１０７が選択したか否かを判定する（５０４）。
画素内挿器１０４は、すべての画素を選択していないと判定すると、ステップ５０１に戻る。
一方、画素内挿器１０４は、すべての画素を選択したと判定すると、補間フレーム画像の作成を完了したと判定し、処理を終了する。
第３図は、本発明の第１の実施の形態のフレームレート変換装置１００のブロック探索処理５０２及び補間対象画素作成処理５０３の説明図である。
ここでは、フレームレート変換装置１００が、補間フレーム画像２０２上の補間対象画素２０７を作成する場合で説明する。フレームレート変換装置１００は、作成する補間フレーム画像２０２の直前のフレーム画像（前フレーム画像）２０１及び直後のフレーム画像（後フレーム画像）２０３から、補間フレーム画像２０２を作成する。
本説明図では、前フレーム画像２０１、補間フレーム画像２０２及び後フレーム画像２０３は、時間に対応して配置されている。よって、前フレーム画像２０１から補間フレーム画像２０２までの時間と、補間フレーム画像２０２から後フレーム画像２０３までの時間との比は、１対１である。
まず、フレームレート変換装置１００は、補間対象画素２０７を含むブロック２０５を選択する。本説明図のブロック２０５は、補間対象画素２０７を中心とする３×３のブロック形状である。なお、ブロック２０５は、補間対象画素２０７を含むものであればどのような形状・大きさであってもよい。ブロック２０５については、第４図で後述する。
次に、フレームレート変換装置１００は、ブロックマッチング法を用いて、前フレーム画像２０１から後フレーム画像２０３の間におけるブロック２０５の移動方向（動きベクトル）を求める。
具体的には、補間フレーム画像２０２の補間対象画素２０７と同位置の画素２１０を、前フレーム画像２０１から特定する。同様に、補間フレーム画像２０２の補間対象画素２０７と同位置の画素２１１を、後フレーム画像２０２から特定する。
次に、前フレーム画像２０１中の探索範囲の全体を選択するように、ブロック２０５と同一の大きさの探索ブロック２０４を移動させる。なお、探索範囲は、前フレーム画像２０１の全体であってもよいが、計算量を考慮して特定した画素２１０を中心とする所定の範囲とすることも可能である。
そして、移動させたそれぞれの位置における探索ブロック２０４に対して、以下の処理を行う。
まず、フレームレート変換装置１００は、前フレーム画像２０１の探索ブロック２０４と同位置のブロック２１２を、後フレーム画像２０３から特定する。次に、後フレーム画像２０３の画素２１１を中心として、特定したブロック２１２と点対称の探索ブロック２０６を後フレーム画像２０３から特定する。
次に、前フレーム画像２０１の探索ブロック２０４及び後フレーム画像２０３の探索ブロック２０６の相関値を求める。相関値は、位置的に対応する画素の画素値の差の絶対値の和（ＳＡＤ）又は位置的に対応する画素の画素値の差の２乗和等を用いて求める。
このように、フレームレート変換装置１００は、探索ブロック２０４を移動させたすべての位置において、前フレーム画像２０１の探索ブロック２０４及び後フレーム画像２０３の探索ブロック２０６の相関値を求める。
そして、求めた相関値が最も高いブロックの組み合わせ（前フレーム画像２０１の探索ブロック２０４及び後フレーム画像２０３の探索ブロック２０６の組み合わせ）を探索する。
探索したブロックの組み合わせは相関値が高いので、フレームレート変換装置１００は、当該組み合わせの探索ブロック２０４から当該組み合わせの探索ブロック２０６へ移動したと判断する。補間対象画素に対して、点対称の位置のブロックの組み合わせを用いて探索することによって、補間対象画素の動きベクトルのみを効率的に探索することが可能となる。
よって、これらの探索ブロック２０４、２０６に含まれる画素の一部を用いて、前フレーム画像２０１と後フレーム画像２０３との中間に位置する補間フレーム画像２０２に含まれる補間対象画素２０７の画素値を求める。
具体的には、前フレーム画像２０１の探索ブロック２０４から、補間対象画素２０７のブロック２０５における位置と同位置の画素２０８を選択する。同様に、後フレーム画像２０３の探索ブロック２０６から、補間対象画素２０７のブロック２０５における位置と同位置の画素２０９を選択する。本実施の形態では、探索ブロック２０４の中心の画素２０８及び探索ブロック２０６の中心の画素２０９を選択する。
次に、前フレーム画像２０１の探索ブロック２０４から選択した画素２０８の画素値Ｐ及び後フレーム画像２０３の探索ブロック２０６から選択した画素２０９の画素値Ｎを求める。
そして、求めた画素値Ｐ及びＮに基づいて、補間フレーム画像２０２の補間対象画素２０７の画素値Ｘを算出する。
例えば、以下の式（１）によって、補間フレーム画像２０２の補間対象画素２０７の画素値Ｘを算出する。
Ｘ＝（Ｐ＋Ｎ）／２・・・（１）
また、求めた画素値Ｐ又は画素値Ｎのどちらか一方を、そのまま補間対象画素２０７の画素値Ｘとしてもよい。なぜなら、前フレーム画像２０１の探索ブロック２０４と後フレーム画像の探索ブロック２０６とは相関値が高いため、探索ブロック２０４に含まれる画素２０８の画素値Ｐと探索ブロック２０６に含まれる画素２０９の画素値Ｎとは、近似した値となるからである。この場合、フレームレート変換装置１００は、演算量及び回路規模等を削減できる。
第４図は、本発明の第１の実施の形態のフレームレート変換装置１００がブロックマッチングするブロックの説明図である。
本説明図は、様々な大きさのブロックを示す。また、補間対象画素は、黒塗りされた画素で示される。
ブロックは、補間対象画素を含むものであればどのようなものであってもよい。ブロックは、補間対象画素そのものであってもよいし、補間対象画素より大きいものであってもよい。ブロックの形状は、例えば、正方形、長方形又は十字形等である。
また、ブロックは、ＭＰＥＧ−２映像符号化等で用いられる８×８のブロック形状又は１６×１６のブロック形状であってもよい。
ブロックの形状が大きいほど、フレームレート変換装置１００は、精度の高いブロックマッチングを行える。しかし、ブロックの形状が大きくなると、フレームレート変換装置１００の演算量が増大する。よって、ブロックの形状は、これらを考慮して決定される。
本実施の形態のフレームレート変換装置１００は、補間対象画素より大きなブロックを用いてブロックマッチングすることによって、広い領域の情報を用いて探索を行うことにより動きベクトルの探索ミスを減らすことを可能とする。その一方で、動き探索に用いたブロックの一部の画素で内挿を行うことで、動き探索を誤った場合に広い領域について誤った画素での内挿が行われる危険性を軽減して動きベクトルによる補間ミスを目立たなくする事ができる。
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態のフレームレート変換装置１００は、映像信号のフレームレートを２倍以外の倍率に変換する。
本発明の第２の実施の形態のフレームレート変換装置１００の構成は、第１の実施の形態のフレームレート変換装置１００（第１図）と同一である。また、第２の実施の形態のフレームレート変換装置１００は、ブロック探索処理５０２及び補間対象画素作成処理５０３を除き、第１の実施の形態の処理（第２図）と同一である。よって、同一の構成及び同一の処理は、説明を省略する。
第５図は、本発明の第２の実施の形態のフレームレート変換装置１００のブロック探索処理５０２及び補間対象画素作成処理５０３の説明図である。
ここでは、フレームレート変換装置１００が、補間フレーム画像６０２上の補間対象画素６０８を作成する場合で説明する。フレームレート変換装置１００は、作成する補間フレーム画像６０２の直前のフレーム画像（前フレーム画像）６０１及び直後のフレーム画像（後フレーム画像）６０３から、補間フレーム画像を作成する。
本説明図では、前フレーム画像６０１、補間フレーム画像６０２及び後フレーム画像６０３は、時間に対応して配置されてぃる。よって、前フレーム画像６０１から補間フレーム画像６０２までの時間と、補間フレーム画像６０２から後フレーム画像６０３までの時間との比は、α対βである。
まず、フレームレート変換装置１００は、補間対象画素６０８を含むブロック６０５を選択する。本説明図のブロック６０５は、補間対象画素６０８を中心とする３×３のブロック形状である。なお、ブロック６０５は、補間対象画素６０８を含む形状であればよい。
次に、フレームレート変換装置１００は、ブロックマッチング法を用いて、前フレーム画像６０１から後フレーム画像６０３の間におけるブロック６０５の移動方向（動きベクトル）を求める。
具体的には、前フレーム画像６０１から、補間フレーム画像６０２の補間対象画素６０８と同位置の画素６１０を特定する。同様に、後フレーム画像６０３から、補間フレーム画像６０２の補間対象画素６０８と同位置の画素６１１を特定する。
次に、前フレーム画像６０１中の探索範囲の全体を選択するように、ブロック６０５と同一の大きさの探索ブロック６０４を移動させる。なお、探索範囲は、前フレーム画像６０１の全体であってもよいし、特定した画素６１０を中心とする所定の範囲であってもよい。
そして、移動させたそれぞれの位置における探索ブロック６０４に対して、以下の処理を行う。
まず、フレームレート変換装置１００は、前フレーム画像６０１の探索ブロック６０４と同位置のブロック６１２を後フレーム画像６０３から特定する。次に、特定したブロック６１２の中心と画素６１１との距離を求める。次に、求めた距離にβ／αを乗じる。
次に、特定したブロック６１２の中心と画素６１１とを結ぶ直線上の画素６０９を特定する。当該特定した画素６０９は、β／αを乗じて求めた距離だけ画素６１１から離れたものとする。
フレームレート変換装置１００は、特定した画素６０９を含み、且つ、ブロック６０５と同一の大きさの探索ブロック６０６を後フレーム画像６０３から特定する。
次に、前フレーム画像６０１の探索ブロック６０４及び後フレーム画像６０３の探索ブロック６０６の相関値を求める。
このように、フレームレート変換装置１００は、探索ブロック６０４を移動させたすべての位置において、前フレーム画像６０１の探索ブロック６０４及び後フレーム画像６０３の探索ブロック６０６の相関値を求める。
そして、求めた相関値が最も高いブロックの組み合わせ（前フレーム画像６０１の探索ブロック６０４及び後フレーム画像６０３の探索ブロック６０６の組み合わせ）を探索する。
探索したブロックの組み合わせは相関値が高いので、フレームレート変換装置１００は、当該組み合わせの探索ブロック６０４から当該組み合わせの探索ブロック６０６へ移動したと判断する。
よって、これらの探索ブロック６０４、６０６に含まれる画素を用いて、前フレーム画像６０１と後フレーム画像６０３との間に位置する補間フレーム画像６０２に含まれる補間対象画素６０８の画素値を求める。
具体的には、前フレーム画像６０１の探索ブロック６０４から、補間対象画素６０８のブロック６０５における位置と同位置の画素６０７を選択する。同様に、後フレーム画像６０３の探索ブロック６０６から、補間対象画素６０８のブロック６０５における位置と同位置の画素６０９を選択する。
本実施の形態では、探索ブロック６０４の中心の画素６０７及び探索ブロック６０６の中心の画素６０９を選択する。
次に、前フレーム画像６０１の探索ブロック６０４から選択した画素６０７の画素値Ｐ２及び後フレーム画像６０３の探索ブロック６０６から選択した画素６０９の画素値Ｎ２を求める。
なお、α及びβの値によっては、探索ブロック６０６から選択した画素６０９が、実際に画素が存在しない位置となる。この場合、フレームレート変換装置１００は、画素６０９の周囲の画素の画素値の加重平均によって、画素６０９の画素値Ｎ２を求める。
そして、求めた画素値Ｐ２及びＮ２に基づいて、補間フレーム画像６０２の補間対象画素６０８の画素値Ｘ２を算出する。
例えば、以下の式（２）によって、補間フレーム画像６０２の補間対象画素６０８の画素値Ｘ２を算出する。
Ｘ２＝（α×Ｎ２＋β×Ｐ２）／（α＋β）・・・（２）
また、求めた画素値Ｐ２又は画素値Ｎ２のどちらか一方を、そのまま補間対象画素６０８の画素値Ｘ２としてもよい。
以上のように、フレームレート変換装置１００は、補間フレーム画像６０２の補間対象画素６０８を作成する。
本実施の形態のフレームレート変換装置１００によれば、映像信号のフレームレートを任意の倍率に変換できる。
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態のフレームレート変換装置１００は、複数の画素をまとめて補間する。
本発明の第３の実施の形態のフレームレート変換装置１００の構成は、第１の実施の形態のフレームレート変換装置１００（第１図）と同一である。また、第３の実施の形態のフレームレート変換装置１００は、ステップ５０１において、複数の補間対象画素を選択する。それ以外の処理は、第１の実施の形態の処理（第２図）と同一である。よって、同一の構成及び同一の処理は、説明を省略する。
第６図は、本発明の第３の実施の形態のフレームレート変換装置１００がブロックマッチングするブロックの説明図である。
本説明図は、様々な大きさのブロックを示す。また、補間対象画素は、黒塗りされた画素で示される。
第１の実施の形態のフレームレート変換装置１００は、補間対象画素を一つずつ補間する。しかし、本実施の形態のフレームレート変換装置１００は、複数の補間対象画素をまとめて補間する。本説明図では、２×２の補間対象画素をまとめて補間する例を示す。
本実施の形態のフレームレート変換装置１００は、複数の補間対象画素をまとめて補間するので、補間フレーム画像の作成処理を軽減できる。特に、本実施の形態のフレームレート変換装置１００は、映像を表示する表示装置の画面のサイズが大きい場合に有効である。なぜなら、表示装置の画面のサイズが大きいと、２×２のブロックノイズでも目立たないからである。
なお、フレームレート変換装置１００は、表示装置の画面のサイズに応じて、一度に補間する補間対象画素の数を決定してもよい。
なお、フレームレート変換装置１００は、できるだけ大きいブロックを用いて、動きベクトルを探索することが望ましい。なぜなら、フレームレート変換装置１００は、大きいブロックを用いることによって、動きベクトルの探索ミスを減らすことができるからである。
また、フレームレート変換装置１００が一度に補間する補間対象画素の数は、できるだけ少ないことが望ましい。なぜなら、誤った動きベクトルを検索した場合、補間ミスが目立たないからである。
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態のフレームレート変換装置１００は、４つのフレーム画像を用いてブロックマッチングを行う。
本発明の第４の実施の形態のフレームレート変換装置１００の構成は、第１の実施の形態のフレームレート変換装置１００（第１図）と同一である。また、第４の実施の形態のフレームレート変換装置１００は、ステップ５０２において、４つのフレーム画像を用いてブロック探索処理を行う。それ以外の処理は、第１の実施の形態の処理（第２図）と同一である。よって、同一の構成及び同一の処理は、説明を省略する。
第７図は、本発明の第４の実施の形態のフレームレート変換装置１００のブロックマッチング処理の説明図である。
ここでは、フレームレート変換装置１００が、補間フレーム画像７０３上の補間対象画素を作成する場合で説明する。フレームレート変換装置１００は、二つの前フレーム画像７０１、７０２及び二つの後フレーム画像７０４、７０５から、補間フレーム画像７０３を作成する。
本説明図では、前フレーム画像７０１、７０２、補間フレーム画像７０３及び後フレーム画像７０４、７０５は、時間に対応して配置されている。第１の実施の形態のフレームレート変換装置１００は、１つの遅延装置（ＤＹ）を用いて、前フレーム画像と後ろフレーム画像の２つのフレームを画像記憶装置（ＦＭ）上に作成していた。本実施例においては、例えば４つのフレームを用いて補間フレームを構成するため、３つの遅延装置（ＤＹ）を用いて、４つの画像を画像記憶装置（ＦＭ）上に作成する。
第１の実施の形態のフレームレート変換装置１００は、前フレーム画像及び後フレーム画像の二つのフレーム画像を用いてブロックマッチングを行う。しかし、本実施の形態のフレームレート変換装置１００は、二つの前フレーム画像７０１、７０２及び二つの後フレーム画像７０４、７０５の四つのフレーム画像を用いてブロックマッチングを行う。
フレームレート変換装置１００は、補間対象画素を含むブロック７０８を補間フレーム画像７０３から選択する。
そして、フレームレート変換装置１００は、前フレーム画像７０１、７０２及び後フレーム画像７０４、７０５を用いてブロックマッチングすることによって、前フレーム画像７０１から後フレーム画像７０５の間におけるブロック７０７の移動方向（移動ベクトル）を求める。
具体的には、フレームレート変換装置１００は、前フレーム画像７０１の探索ブロック７０６と前フレーム画像７０２の探索ブロック７０７との相関値Ｊ１を求める。同様に、前フレーム画像７０２の探索ブロック７０７と後フレーム画像７０４の探索ブロック７０９との相関値Ｊ２を求める。また、後フレーム画像７０４の探索ブロック７０９と後フレーム画像７０５の探索ブロック７１０との相関値Ｊ３を求める。なお、フレームレート変換装置１００は、第１の実施の形態で説明した方法によって、相関値を求める。
フレームレート変換装置１００は、求めた相関値Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３の和が最も小さい探索ブロックの組み合わせ（探索ブロック７０６、７０７、７０９及び７１０の組み合わせ）を探索する。
そして、フレームレート変換装置１００は、これらの探索ブロック７０６、７０７、７０９及び７１０に含まれる画素を用いて、補間フレーム画像７０３の補間対象画素の画素値を求める。
具体的には、フレームレート変換装置１００は、これらの探索ブロック７０６、７０７、７０９及び７１０に含まれる画素の画素値を平均することによって、補間フレーム画像７０３の補間対象画素の画素値を求める。他にも、フレームレート変換装置１００は、前フレーム画像７０２の探索ブロック７０７又は後フレーム画像７０４の探索ブロック７０９に含まれる画素の画素値をそのまま補間対象画素の画素値にしてもよい。
なお、フレームレート変換装置１００は、補間フレーム画像７０８作成時に、２つ以上であれば、いくつのフレーム画像を用いてもよい。
本実施の形態のフレームレート変換装置１００は、多数のフレーム画像を用いてブロックマッチングを行うので、補間ミスを減らすことができる。
（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態は、本発明のフレームレート変換装置１００をテレビ等の映像表示装置に適用したものである。
第８図は、本発明の第５の実施の形態の映像表示装置８００のブロック図である。
映像表示装置８００は、アンテナ８０１、受信部（ＴＵＮ）８０２、フレームレート変換装置（ＦＲＣ）１００及び表示部（ＤＩＳＰ）８０３を含む。
アンテナ８０１は、外部から電波を受信し、受信した電波を受信部８０２に送る。受信部８０２は、アンテナ８０１から受けた電波をデジタル信号に変換し、変換した映像信号をフレームレート変換装置１００に送る。
フレームレート変換装置１００は、受信部から受けた映像信号のフレームレートを変換し、表示部８０３に送る。なお、フレームレート変換装置１００は、本発明の第１〜第４の実施の形態のいずれであってもよい。
表示部８０３は、フレームレート変換装置１００から受けた映像信号を表示する。本発明のフレームレート変換装置１００を用いて、表示装置８００に適したフレームレートに映像信号を変換することにより、映像表示装置８００は、滑らかな画像を表示できる。
【産業上の利用可能性】  本発明は、映像信号のフレームレートを変換するので、テレビ等の映像表示装置に用いると好適である。
【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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【国際調査報告】
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