JP3011739B2 - テレビジョン信号内挿方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、動きベクトルを用いた動き補正処理を伴う
テレビジョン信号内挿方式に関するものである。

［従来の技術］ 動きベクトルを用いて動き補正を行なう技術は、テレ
ビジョン信号の高能率符号化におけるフレーム間符号化
効率を向上させる際や、テレビジョン方式変換における
フィールド数の変換による動きの不連続性を軽減する際
に用いられている。

動きベクトルの検出は、テレビジョン信号をｍ画素×
ｎライン（ｍ、ｎは整数）のブロックに細分して行なわ
れており、検出方法としてはパターンマッチング法（特
開昭55−162683、162684号公報）と反復勾配法（特開昭
60−158786号公報）が良く知られている。

次に、動きベクトルを用いた内挿処理の例として、テ
レビジョン方式を変換する場合について説明する。

例えば、PAL方式及びNTSC方式間のテレビジョン方式
変換では、60フィールド及び50フィールド間の相互変換
が必要となり、この変換処理は、フィールドメモリを用
いて６フィールド及び５フィールド間の変換を単位と
し、フィールドを増加させる変換では一部のフィールド
テレビジョン信号（以下、単にフィールド信号を呼ぶ）
の繰返しで、また、フィールドを減少させる変換ではフ
ィールド信号の一部飛越しで行なっている。このため、
繰返しや飛越し点でフィールドの不連続が生じ、これが
動画の不連続となる。これを補正するために、一般には
変換前の２フィールドの信号に対して荷重加算（線形内
挿）処理を行なって変換後のフィールド信号を形成して
いる。

第２図は、線形内挿処理を示したものである。１フィ
ールド間離れた信号ｃa、ｃbにフィールド内挿比α、
（１−α）を荷重後加算して内挿信号ｃcを得ている。
ここで、フィールド内挿比αは変換前信号ｃa、ｃbと変
換後信号ｃcの時間軸上の位置関係から決定される定数
である。

しかし、この線形内挿処理は動画について問題を有す
るものである。第３図は線形内挿を動画（円の移動）に
ついて示したものであり、同様に１フィールド間離れた
変換前信号PA、PBから内挿信号PCを得る場合を示してい
る。なお、第２図が画素について示しているのに対し、
第３図は１フィールド画像全体について示している。

内挿信号PCにおける傾斜部分の領域は対応していない
背景部分と動画像部分とが荷重加算されて得られてお
り、フィールド内挿比でレベルが変化しており、この部
分がジャーキネスの原因となっている。

動きベクトルを用いた内挿方式は、このジャーキネス
の発生を軽減するためのものであり、第３図に対応した
第４図に基本的な考え方を示している。各変換前信号P
A、PBを用いて、動物体である円の動きベクトルを検出
し、この動きベクトルＶにフィールド内挿比αをかけた
値αＶを用いて動物体に対する動き補正を行なって内挿
信号PDを得ている。

しかし、検出された動きベクトルが全ての動画の動き
を100％正確にとらえることは困難であり、場合によっ
てはエラーも発生することがあり、また、一般に動きベ
クトルを用いた補正は画素以下、ライン以下は行なわな
い場合がある。そのため、値αＶによる動き補正を通じ
ての内挿処理では両信号が安全には重ならず、実用の動
き内挿処理では、動き補正された信号に対してさらにフ
ィールド内挿比を用いた荷重加算処理を施している。

第５図は、各フィールド信号に動き補正を行なった後
さらに線形値内挿処理を行なう、従来のテレビジョン方
式変換装置における動き内挿部の構成を示している（19
89年テレビジョン学会全国大会、予稿集20−５「TV方式
変換装置の動きベクトル検出と動き内挿方式」及び特開
平１−309597号公報）。

第５図において、現フィールド信号S1及び前フィール
ド信号S2は動きベクトル検出回路１に与えられる。動き
ベクトル検出回路１はこれら信号S1及びS2を用いて１フ
ィールドを複数に分割したブロック毎に動きベクトルを
検出する。動きベクトルS3（Ｖ）は、動きベクトル補正
回路２及び適応動き内挿切替制御回路３へ入力される。

動きベクトル補正回路２は、動きベクトルＶをフィー
ルド内挿比αで補正するものであり、その補正動きベク
トルS4（αＶ）、S5｛（１−α）Ｖ｝をそれぞれ対応す
る動き補正用メモリ４、５に与える。

各動き補正用メモリ４、５は、補正動きベクトルα
Ｖ、（１−α）Ｖ分だけ、前フィールド信号S2又は現フ
ィールド信号S1の対象ブロックの座標を偏位した信号S
6、S7を形成して出力する。これら信号S6、S7間の差分
が画素毎に減算回路６によって得られ、この差分が絶対
値変換回路10によって絶対値に変換された後動き補正フ
ィールド間差分信号S8として上述した適応動き内挿切替
制御回路３に与えられる。

また、各メモリ４、５からの出力信号S6、S7は対応す
る乗算回路８、９に与えられ、各乗算回路８、９によっ
てフィールド内挿比α、（１−α）が荷重された後、加
算回路10によって加算されて動き補正フィールド内挿信
号S9となる。この動き補正フィールド内挿信号S9は乗算
回路11に与えられる。

現フィールド信号S1及び前フィールド信号S2は減算回
路12にも与えられる。これらフィールド信号S1及びS2間
の画素毎の差分が減算回路12によって得られ、この差分
が絶対値変換回路13によって絶対値に変換されて補正な
しフィールド間差分信号S10として上述した適応動き内
挿切替制御回路３に与えられる。

また、前フィールド信号S2及び現フィールド信号S1は
対応する乗算回路14、15に与えられ、各乗算回路14、15
によってフィールド内挿比α、（１−α）が荷重された
後、加算回路16によって加算されて線形内挿信号S11と
なる。この線形内挿信号S11は乗算回路17に与えられ
る。

適応動き内挿切替制御回路３は、動き内挿信号とし
て、動き補正フィールド内挿信号S9又は線形内挿信号S1
1を出力させるか、又は両者の荷重加算信号を出力する
かを判定する回路であり、動きベクトルＶの大きさ、動
き補正フィールド間差分信号S8、補正なしフィールド間
差分信号S10をパラメータとして判定し、画素単位に適
応内挿切替信号S12（β）、S13（１−β）を対応する乗
算回路11、17に出力する。

例えば、適応動き内挿切替制御回路３は、動き補正フ
ィールド間差分信号S8が動き補正なしのフィールド間差
分信号S10より大きく、動きベクトルＶが０でなく、動
き補正フィールド間差分信号S8が閾値より小さいときに
は、一方の適応内挿切替信号βを１とする。

かくして、乗算回路11から動き補正フィールド内挿信
号S9をβ倍した信号が出力され、乗算回路17から線形内
挿信号S11を（１−β）倍した信号が出力され、これら
信号が加算回路18において加算されて最終的な動き内挿
信号S14となる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述の従来装置における適応切替制御
では、動き補正したフィールド間差分信号S8をもパラメ
ータとして制御を行なっているので、下記の点で切替の
エラーが生じる。

（１）動きベクトル検出を用いての動き補正の最小単位
を画素とした場合、エッジが急峻な信号では、動きベク
トルが正確に検出できて動き補正が正しく行われても、
エッジ部においてフィールド間の差分が発生する。本
来、動きベクトルが正確に動きをとらえ、動き補正が完
全に補正された場合は、動き補正したフィールド間差分
信号は０となるべきものである。このため、エッジ部で
は動き補正フィールド内挿信号S9より線形内挿信号S11
を選択し易くなるのでエッジ部において画像歪みを生じ
る。

（２）動画像にジッタがある場合、動きベクトルを正確
に検出することが不可能になることもあるが、線形内挿
信号S11より、まだ動きベクトルが不正確でも動きベク
トルを用いた動き補正フィールド内挿信号S9の方が画像
歪みが少ない場合がある。このとき、画像の平坦部の動
き補正フィールド間差分信号S8はさほど大きくならない
が、急峻なエッジ部分では差分が大きくなるため、線形
内挿信号S11を選択し易くなり、画像のエッジ部で画像
歪みが生じることもある。

本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、
画像のエッジ部分において適応内挿切替のエラーを生じ
るのを軽減することができて、画像歪を減少させること
ができるテレビジョン信号内挿方式を提供しようとする
ものである。

［課題を解決するための手段］ かかる課題を解決するため、本発明においては、デジ
タル化されたテレビジョン信号の２個以上のフィールド
（又はフレーム）信号を内挿処理して新たなフィールド
（又はフレーム）信号を生成する方式であって、動きベ
クトルを用いて動き補正した動き補正フィールド（又は
フレーム）内挿信号と線形内挿をした補正なしフィール
ド（又はフレーム）内挿信号とを、適応的に、切替え又
は荷重加算して出力すると共に、この切替制御のパラメ
ータとして少なくとも、動き補正したフィールド間（又
はフレーム間）の差分信号と、動き補正が行われていな
いフィールド間（フレーム間）の差分信号とを用いるテ
レビジョン信号内挿方式において、以下の各回路を新た
に設けた。

すなわち、動き補正した一方のフィールド信号に対し
てエッジ検出を行なう第１のエッジ検出回路と、前記第
１のエッジ検出回路の検出値に応じて、動き補正したフ
ィールド間（又はフレーム間）の差分信号を減衰させて
出力する第１の減衰回路と、動き補正が行なわれていな
い一方のフィールド信号に対してエッジ検出を行なう第
２のエッジ検出回路と、前記第２のエッジ検出回路の検
出値に応じて、動き補正が行われていないフィールド間
（又はフレーム間）の差分信号を減衰させて出力する第
２の減衰回路と、前記第１および第２の減衰回路からの
出力に基づいて、前記新たなフィールド（又はフレー
ム）信号として前記動き補正フィールド（又はフレー
ム）内挿信号を出力させるか、又は前記補正なしフィー
ルド（又はフレーム）内挿信号を出力させるか、又は両
者の荷重加算信号を出力するかを判定する切替え制御部
とを設けた。

［作用］ 本発明は、動き補正が実行されているか否かを問わ
ず、フィールド間（又はフレーム間）の差分信号が画像
のエッジ部分では見掛上増加して切替エラーを生じさせ
ることがあることを考慮してなされたものであり、この
見掛上の増大を減少させるべく、上述した各回路を設け
た。これら回路によって、画像のエッジ部分が検出さ
れ、その検出レベルに応じてフィールド間（又はフレー
ム間）の差分信号が減少させる。その結果、動き内挿切
替制御信号の切替エラーを軽減させることができ、適応
動き内挿における画像歪みを軽減できる。

［実施例］ 全体構成 以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら詳述す
る。

第１図は、この実施例の構成を示すものであり、第５
図との対応部分に同一符号を付している。

この実施例においても、第１図に示すように、現フィ
ールド信号S1及び前フィールド信号S2が動きベクトル検
出回路１に与えられ、動きベクトル検出回路１がこれら
フィールド信号S1及びS2を用いてブロック毎に動きベク
トルを検出する。検出された動きベクトルS3（Ｖ）は、
動きベクトル補正回路２及び適応動き内挿切替制御回路
３へ入力される。

動きベクトル補正回路２は、動きベクトルＶを入力さ
れたフィールド内挿比αで補正し、補正動きベクトルS4
（αＶ）、S5｛（１−α）Ｖ｝をぞれぞれ対応する動き
補正用メモリ４、５に与える。各動き補正用メモリ４、
５は、補正動きベクトルαＶ、（１−α）Ｖ分だけ、入
力された前フィールド信号S2又は現フィールド信号S1の
対象ブロックの座標を偏位した動き補正フィールド信号
S6、S7を形成して出力する。

これら動き補正後のフィールド信号S6、S7間の画素毎
の差分が減算回路６によって得られ、この差分が絶対値
変換回路10によって絶対値に変換された後動き補正フィ
ールド間差分信号S8として可変減衰回路20に与えられ
る。可変減衰回路20には、エッジ検出回路21から減衰量
制御信号（エッジ検出信号）S20が与えられており、可
変減衰回路20はこの減衰量制御信号S20に比例して動き
補正フィールド間差分信号S8を減衰処理してその減衰信
号S21を上述した適応動き内挿切替制御回路３に与え
る。

すなわち、補正フィールド間差分信号S8のエッジ部分
での値を小さくした信号S21を適応動き内挿切替制御回
路３に与える。

動き補正メモリ５から出力された現フィールド信号S7
はエッジ検出回路21に与えられる。エッジ検出回路21
は、動き補正された現フィールド信号S7のエッジ成分を
検出し、その検出信号S20を上述した減衰回路20に減衰
量制御信号として与える。

このように、動き補正フィールド間差分信号S8を直接
適応動き内挿切替制御回路３に与えるのではなく、エッ
ジ検出回路21が検出した結果に応じて減衰させて適応動
き内挿切替制御回路３に与えるようにしたのは、動き補
正が適切になされていてもエッジ部の差分値が他の部分
と異なって大きくなるためであり、これによる切替エラ
ーを避けるためである。

また、各動き補正メモリ４、５からの出力信号S6、S7
は対応する乗算回路８、９に与えられ、各乗算回路８、
９によってフィールド内挿比α、（１−α）が荷重さ
れ、その後、加算回路10によって加算されて動き補正フ
ィールド内挿信号S9となる。この動き補正フィールド内
挿信号S9は乗算回路11に与えられる。

上述した現フィールド信号S1及び前フィールド信号S2
は減算回路12にも与えられる。これら各フィールド信号
S1及びS2間の差分が減算回路12によって得られ、この差
分が絶対値変換回路13によって絶対値に変換された後補
正なしフィールド間差分信号S10として可変減衰回路22
に与えられる。可変減衰回路22には、エッジ検出回路23
から減衰量制御信号（エッジ検出信号）S22が与えられ
ており、可変減衰回路22はこの減衰量制御信号S22に比
例して補正なしフィールド間差分信号S10を減衰処理し
て上述した適応動き内挿切替制御回路３に与える。すな
わち、補正なしフィールド間差分信号S10のエッジ部分
の値を小さくした信号S23を適応動き内挿切替制御回路
３に与える。

現フィールド信号S1はエッジ検出回路23に与えられて
おり、現フィールド信号S1におけるエッジ成分がこのエ
ッジ検出回路23で検出され、この検出結果に応じて減衰
回路22の減衰量が制御される。

補正なしフィールド間差分信号S10を、減衰回路22を
介して上述した適応動き内挿切替制御回路３に与えるよ
うにしたのは、動き補正フィールド間差分信号S8の形成
処理部とのバランスを考慮したためである。また、静止
画像を対象とした場合にも、ジッタ等によってエッジ部
分において差分が大きくなることがあるためであり、こ
の差分に伴う内挿切替制御のエラーを軽減させるためで
ある。

また、前フィールド信号S2及び現フィールド信号S1は
対応する乗算回路14、15に与えられ、各乗算回路14、15
によってフィールド内挿比α、（１−α）が荷重され、
その後、加算回路16によって加算されて線形内挿信号S1
1となる。この線形内挿信号S11は乗算回路17に与えられ
る。

適応動き内挿切替制御回路３は、動き内挿信号とし
て、動き補正フィールド内挿信号S9を出力させるか、又
は線形内挿信号S11を出力させるか、又は、両者の荷重
加算信号を出力するかを判定する回路であり、動きベク
トルS3（Ｖ）の大きさ、減衰回路20を介した動き補正フ
ィールド間差分信号S21、減衰回路22を介した補正なし
フィールド間差分信号S23をパラメータとして判定し、
画素単位に適応内挿切替信号S12（β）、S13（１−β）
を対応する乗算回路11、17に出力する。

かくして、乗算回路11から動き補正フィールド内挿信
号S9をβ倍した信号が出力され、乗算回路17から線形内
挿信号S11を（１−β）倍した信号が出力され、これら
信号が加算回路18において加算されて最終的な動き内挿
信号S14となる。

例えば、動き補正フィールド間差分信号S21が補正な
しのフィールド間差分信号S23より大きく、動きベクト
ルS3が０でなく、動き補正フィールド間差分信号21が閾
値より小さいときに、一方の適応内挿切替信号βを１と
する。

エッジ検出回路の詳細 この実施例の場合、動き補正された現フィールド信号
S7に対するエッジ検出回路21、及び、入力された現フィ
ールド信号S1に対するエッジ検出回路22は共に第６図に
示す詳細構成を有する。なお、第６図は水平方向のエッ
ジ成分の検出構成であるが、垂直方向の検出構成もライ
ン単位で処理を行なう点を除きほぼ同様である。

第６図に示した回路例は、デジタル回路によるバンド
パスフィルタ構成のものである。

第６図において、入力信号（現フィールド信号）は、
加算回路34に直接与えられると共に、クロック信号に基
づいてラッチ動作する４段のラッチ回路30〜33を介して
加算回路34を与えられる。かくして、加算回路34から４
画素離間した２個の画素信号が加算された信号が出力さ
れ、これがラッチ回路35を介して１画素分遅延されて減
算回路36に与えられる。入力端子側から３段目のラッチ
回路32からの画素信号は減算回路36に与えられる。すな
わち、加算信号とその加算処理に供した２画素間の中間
の画素信号とが減算回路36に与えられる。減算回路36
は、中間の画素信号の２倍の値から加算信号を減算して
エッジ検出信号を得る。この実施例の場合には、このエ
ッジ検出信号を、ROM構成のレベル変換回路37によって
可変減衰回路（20、22）に適したレベルに変換して出力
する。レベル変換回路37は、必要ならば絶対値変換も行
なう。

上述したように、このエッジ検出回路からの出力信号
に応じて、減衰回路は、フィールド間差分信号レベルを
減衰させる。

フィールド間差分信号の補正 第７図は、動き補正フィールド間差分信号S8の補正例
を示している。

第７図（Ｅ）に示す入力された現フィールド信号S1が
動きベクトルに基づいて第７図（Ａ）に示すように補正
され、第７図（Ｆ）に示す入力された前フィールド信号
２が動きベクトルに基づいて第７図（Ｂ）に示すように
補正されたとする。また、補正後の現フィールド信号S7
及び前フィールド信号S6が良好に動き補正されたが、エ
ッジタイミングが僅かに異なっているとする。

この場合には、第７図（Ｃ）に示すように、エッジ部
分で他の部分よりレベルが大きい動き補正フィールド間
差分信号S8が出力される。なお、第７図（Ｃ）及び後述
する第７図（Ｇ）は、視覚的な理解を容易とすべく、絶
対値変換を行なっていない差分信号を示している。他
方、エッジ検出回路21からはエッジ部分で他の部分より
レベルが大きいエッジ検出信号S20が出力される。従っ
て、このエッジ検出信号S20によって減衰処理された動
き補正フィールド間差分信号S21は、第７図（Ｈ）に示
すように、エッジ部分のレベルも小さくされた信号とな
る。そのため、この動き補正フィールド間差分信号S21
と、第７図（Ｇ）に示す補正なしフィールド間差分信号
（正確にはこれに対してもエッジ減衰処理が実行されて
いる）S23に基づいた内挿切替制御は、第７図（Ｃ）に
示す動き補正フィールド間差分信号S8による場合と異な
り、エッジ部分に対しても適切に実行される。

例えば、動き補正フィールド間差分信号が閾値より小
さいことを動き補正フィールド内挿信号の選択の条件と
している場合において、第７図（Ｃ）に示す動き補正フ
ィールド間差分信号S8によると、閾値を越えて内挿制御
によってエッジ部分に対して線形内挿信号S11が選択さ
れて画像歪みが生じるが、第７図（Ｈ）に示すエッジが
減衰されたフィールド間差分信号S21によると閾値より
小さくなって適応内挿切替によって動き補正フィールド
内挿信号S9が選択され、画像歪みはなくなる。

なお、第７図は動画像に対するものであるが、静止画
像の場合にも、補正なしフィールド間差分信号S10が減
衰されるため、エッジ部分に対して誤って動き補正フィ
ールド内挿信号S9が選択されることを防止できる。

実施例の効果 このように、上述の実施例によれば、画像のエッジ部
におけるフィールド間差分信号の増大がなくなるので、
動き補正した信号の良否の判定が容易になり、適切に切
替制御できてエッジ部における画像歪みを軽減すること
ができる。

他の実施例 本発明は特にテレビジョン方式変換装置に関して述べ
ているが、動きベクトルを用いて動き補正を行なう他の
装置にも充分適用可能である。

この例としては、高能率符号化方式として、送信側で
フィールドの間引きを行ない受信側で動きベクトルを用
いて間引かれたフィールドを再生する場合にも適用でき
る。また近年急速に進歩している高品質テレビジョン
（ハイビジョン）にも動きベクトル検出と動き内挿を行
なっている方式もあるので、これにも適用できる。

エッジ検出回路21、23としては、種々の方式のものを
適用することができ、第６図に示したものに限定されな
い。

また、可変減衰回路20、22を、絶対値変換回路７、13
の前段に設けても良い。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、内挿信号の切替制御
の判定に用いる差分信号に対してそのエッジ対応部分を
減衰させるようにしたので、内挿切替制御を適切に実行
できて、従来エッジ部分で生じていた画像歪みを軽減す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるテレビジョン方式内挿方式の一実
施例を示すブロック図、第２図及び第３図は線形内挿方
式の説明図、第４図は動き補正を伴う動き内挿方式の説
明図、第５図は従来のテレビジョン信号内挿方式のブロ
ック図、第６図は上記実施例のエッジ検出回路の詳細構
成のブロック図、第７図は上記実施例の信号波形図であ
る。 １……動きベクトル検出回路、２……動きベクトル補正
回路、３……適応動き内挿切替制御回路、４、５……動
き補正用メモリ、６、12……減算回路、７、13……絶対
値変換回路、８、９、11、14、15、17……乗算回路、1
0、16、18……加算回路、20、22……可変減衰回路、2
1、23……エッジ検出回路。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】デジタル化されたテレビジョン信号の２個
   以上のフィールド（又はフレーム）信号を内挿処理して
   新たなフィールド（又はフレーム）信号を生成する方式
   であって、動きベクトルを用いて動き補正をした動き補
   正フィールド（又はフレーム）内挿信号と線形内挿をし
   た補正なしフィールド（又はフレーム）内挿信号とを、
   適応的に、切替え又は過重加算して出力すると共に、こ
   の切替制御のパラメータとして少なくとも、動き補正し
   たフィールド間（又はフレーム間）の差分信号と、動き
   補正が行われていないフィールド間（フレーム間）の差
   分信号とを用いるテレビジョン信号内挿方式において、 動き補正した一方のフィールド信号に対してエッジ検出
   を行なう第１のエッジ検出回路と、 前記第１のエッジ検出回路の検出値に応じて、動き補正
   したフィールド間（又はフレーム間）の差分信号を減衰
   させて出力する第１の減衰回路と、 動き補正が行なわれていない一方のフィールド信号に対
   してエッジ検出を行なう第２のエッジ検出回路と、 前記第２のエッジ検出回路の検出値に応じて、動き補正
   が行われていないフィールド間（又はフレーム間）の差
   分信号を減衰させて出力する第２の減衰回路と、前記第
   １および第２の減衰回路からの出力に基づいて、前記新
   たなフィールド（又はフレーム）信号として前記動き補
   正フィールド（又はフレーム）内挿信号を出力させる
   か、又は前記補正なしフィールド（又はフレーム）内挿
   信号を出力させるか、又は両者の荷重加算信号を出力す
   るかを判定する切替え制御部と を設けたことを特徴とするテレビジョン信号内挿方式。