JP2000244877A - 画像信号の動き補正倍速変換回路及びテレビジョン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高画質・高解像度な画像信号の倍速変換方法
および回路の提供を目的とする。 【解決手段】 静止補間生成部４は、フィ−ルド間処理
で静止画像に適した補間信号SIPを生成する。ＶＴ補間
生成部５は、垂直・時間フィルタ処理で動画像に適した
補間信号VTIPを生成する。ＭＣ補間生成部６は、動きベ
クトルPVを使用したGST(General Sampling Theory) 処
理でゆっくりした動きや上下パンの動きに適した補間信
号MCIPを生成する。設定部７は、動きベクトルPVと予測
誤差MVEの大小で多重制御信号CTを生成する。選択部８
は、多重制御信号CTで定まる混合比率の加重加算処理で
補間走査線の信号IPを生成する。倍速化部１０は、遅延
部９で時間遅延を調整した信号S3と、補間走査線の信号
IPの時間軸の1/2圧縮と時系列多重の処理を行い、順次
走査の画像信号S4を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、飛び越し走査の画
像信号を走査線補間処理で順次走査の画像信号に変換す
る倍速走査変換方法および回路に係り、特に、比較的ゆ
っくりした動きでの解像度低下やフリッカ妨害が少な
く、高画質な飛び越し〜順次の走査変換を実現するに好
適な画像信号の動き補正倍速変換方法および回路に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＰＣ／ＴＶ融合の情報家電端末で
あるマルチメディアＴＶや、ＰＤＰ（プラズマディスプ
レイ）、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）などの表示デバイ
スでは走査形態として順次走査を採用している。しか
し、画像信号の多くは飛び越し走査の形態で撮像が行な
われている。このため、飛び越し〜順次の走査変換を高
画質で行う倍速変換の機能が必要になる。

【０００３】飛び越し〜順次の走査変換の代表的なもの
に、動き適応処理による方法が知られている。これは、
フィ−ルド間の補間処理で生成する静止画に適した補間
信号と、フィ−ルド内の補間処理で生成する動画に適し
た補間信号とを、画像の動きに応じて混合比率を変化さ
せ、飛び越し走査で抜けた走査線の信号を生成する。し
かし、この方法では、動画の解像度特性が悪く、ある種
の動きでは垂直解像度が劣化したり、目障りなフリッカ
妨害が発生する等の課題を有している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
に鑑みてなされたもので、従来技術による画質劣化を解
消し、高画質、高解像度な特性で飛び越し〜順次の走査
変換を行う画像信号の倍速変換方法および回路を提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明においては、以下の技術的手段を採用する。

【０００６】補間信号は、静止画像に適したフィ−ルド
間の信号処理による第１の補間信号と、ゆっくりした動
きの画像に適した動き補正の信号処理による第２の補間
信号と、動画像に適した垂直・時間フィルタ（以下ＶＴ
フィルタと略称）もしくはフィ−ルド内の信号処理によ
る第３の補間信号とを生成する。なお、ゆっくりした動
きとは、例えば、フィールドあたり２ライン又は２が祖
より小さい動きをいう。

【０００７】このうち、第１、第３の補間信号は、従来
技術においても広く使用されている信号である。一方、
第２の動き補正による補間信号は、GST（General Sampl
ingTheory）による信号処理で生成する。

【０００８】GSTは、よく知られている標本化定理を一
般化した理論で、位相の異なる２種類の標本化信号系列
で原信号を完全に復号できることを示している。この理
論を、垂直・時間領域で標本化の位相が異なる飛び越し
走査の２つのフィ−ルドの信号系列に適用すると、飛び
越し走査で抜けた走査線の信号を復号することができ
る。この原理概略を図１８で説明する。飛び越し走査の
信号（図中の記号○で示す走査線の信号）の現フィ−ル
ドL1の走査線の信号系列を……，L1(2kh−3h)，L1(2kh
−h)，L1(2kh＋h)，……とし、前フィ−ルドL2の走査線
の信号系列を動きベクトルｙで現フィ−ルドの位置に移
動させた走査線（図中の記号菱形で示す走査線の信号）
の信号系列を……，L2(2kh−4h＋y)，L2(2kh−2h＋y)，
L2(2kh＋y)，……とする。この位相の異なる２つの標本
化信号系列に対し、GSTによれば、補間走査線（図中の
記号黒丸で示す走査線の信号）の信号L1(2kh)を、以下
に示す式１の演算で復号することができる。

【０００９】 L1(2kh)＝ΣV1(j)・L1(2(k＋j)h−h) ＋ ΣV2(j)・L2(2(k−q＋j)h) 式１ ここに、動きベクトルｙ＝2h(q＋r)、２hは飛び越し走
査での走査線間の距離、ｑは整数、０＜ｒ＜１である。
また、Σはｊ＝−∞〜∞までの総和である。

【００１０】なお、式１の係数V1(j)，V2(j)は、それぞ
れ、以下の式２、式３になる。

【００１１】 V1(ｊ)＝（−１）**ｊ・sinc｛π(ｊ−0.5)｝・sin(πｒ)／cos(πｒ) 式２ V2(ｊ)＝（−１）**ｊ・sinc｛π(ｊ＋ｒ)｝／cos(πｒ) 式３ なお、式２、３においてsinc{x}は、sin(x)／ｘを表
す。

【００１２】したがって、従来技術の第１，第３の補間
信号の生成では解像度劣化やフリッカ妨害の発生が回避
できない、ゆっくりした速度の動きの領域では、上述し
た式１〜式３の演算の動き補正処理で生成する第２の補
間信号を使用し、従来技術では達成困難な高画質・高解
像度の飛び越し〜順次の倍速変換が実現できる。

【００１３】なお、動き補正処理に必要な動きベクトル
（フィ−ルド当たり垂直方向で2rhの精度）を検出する
ため、本発明においては、複数フレ−ム期間で動きベク
トルの検出を行い、例えば、２フレ−ム期間ではフィ−
ルド当たりh/4、４フレ−ム期間ではフィ−ルド当たりh
/8の精度で垂直方向の動きの検出を可能にする。

【００１４】また、動きベクトルの誤検出（本来の動き
とは異なる動きを検出）に起因する動き補正処理に特有
な画質劣化を抑圧するため、本発明においては、動きベ
クトルの予測誤差の大小で動きベクトルの精度を評価
し、精度の悪い時には動き補正処理の補間信号の使用を
制限する信号処理を行う。

【００１５】以上に述べた技術的手段により、従来技術
では達成困難な高画質・高解像度の特性を備えた飛び越
し〜順次の倍速変換方法および回路が実現できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施例について、
図１〜図７の図面で説明する。

【００１７】図１はこのブロック構成例図で、フレ−ム
遅延部１、動きベクトル検出部２、精度検証部３、静止
補間生成部４、ＶＴ補間生成部５、ＭＣ補間生成部６、
設定部７、選択部８、遅延部９、倍速化部１０、制御部
１１で構成する。

【００１８】飛び越し走査の画像信号S1（輝度信号と色
差信号）の一方は制御部１１に入力して信号処理の動作
に必要な信号類を生成し、図面には明示してないが各ブ
ロック部に供給する。

【００１９】一方、フレ−ム遅延部１では、入力信号を
所定のフレ−ム期間だけ遅延させた信号S2を生成する。
なお、遅延させるフレ−ムの期間は、動き補正処理で用
いる垂直方向の動きの検出精度に依存し、例えば、フィ
−ルド当たりh/4（飛び越し走査での走査線の間隔は2
h、これを順次走査化したものでは走査線の間隔がｈに
相当）の精度が必要な場合は２フレ−ム期間、h/8の精
度が必要な場合は４フレ−ム期間に設定する。

【００２０】動きベクトル検出部２は、ブロックマッチ
ング処理によるブロック単位の動きベクトルを検出し、
ミニブロック分割探索の処理で動き補正処理に必要な画
素単位の動きベクトルPVを生成する。また、精度検証部
３は、動きベクトルPVで得られる予測誤差MVEを算出
し、出力する。

【００２１】静止補間生成部４は、フィ−ルド間の信号
処理で静止画像に好適な補間信号SIPを生成する。ま
た、ＶＴ補間生成部５は、時間・垂直領域のＶＴフィル
タで動画像に好適な補間信号VTIPを生成する。一方、Ｍ
Ｃ補間生成部６は、動きベクトルPVをもとにGSTにした
がった式１〜式３の演算処理でゆっくりした動きの画像
に好適な補間信号MCIPを生成する。

【００２２】設定部７は、動きベクトルＰＶとその予測
誤差MVEで、係数加重の係数値を指定する多重制御信号C
Tを生成する。そして、選択部８は、この多重制御信号C
Tで定まる係数値を加重、加算し、補間走査線の信号IP
を生成する。

【００２３】倍速化部１０は、遅延部９で信号処理に伴
う時間遅延を調整した信号S3と、補間走査線の信号IPの
時間軸の1/2圧縮処理と時系列並び替え処理を行い、順
次走査に変換した画像信号S4を生成する。

【００２４】以下、各ブロック部の構成、動作について
説明する。

【００２５】図２は、動きベクトル検出部、精度検証部
の一構成例図で、ブロック動きベクトル検出部１２、特
異ベクトル修正部１３、メモリ部１４、ミニブロック分
割探索部１５、予測誤差算出部１６で構成する。

【００２６】ブロック動きベクトル検出部１２は、信号
S1，S2の輝度信号成分、あるいは輝度信号成分と色差信
号成分を用い、まず、対象ブロック（ブロックサイズは
例えば水平８画素×垂直８ライン）の周辺のブロックで
の既検出な動きベクトルを参照ベクトルRMVとし、この
予測誤差が最少なものを代表ベクトルに設定する。な
お、予測誤差ERは、対象ブロック内の画素に対し、信号
S1で構成する現フレ−ムの信号と、信号S2で構成する数
フレ−ム前の信号を参照ベクトルRMV（水平成分RMVx，
垂直成分RMVy）で位置を移動させた点の信号との差分成
分の絶対値の総和で算出する。これを数式で表示すれば
式４となる。

【００２７】 ER＝Σ｜S1(x,y)−S2(x＋RMVx,y＋RMVy)｜ 式４ 代表ベクトルの予測誤差が設定値未満の時は、これを対
象ブロックの動きベクトルBVとする。一方、設定値以上
の時は、代表ベクトルを起点にブロックマッチング処理
で所定の探索領域を探索し、このうちで予測誤差が最少
なものを対象ブロックの動きベクトルBVとする。

【００２８】特異ベクトル修正部１３は、対象ブロック
とこの周辺のブロックの動きベクトルの相関を調べ、相
関の少ない動きベクトルを相関の高い動きベクトルに修
正する処理を行う。すなわち、対象ブロックの動きベク
トルが周辺のブロックの動きベクトルのいずれとも異な
るものを特異ベクトルとして検出し、この特異ベクトル
は周辺ブロックの動きベクトルのうちで予測誤差が最少
なもので置換する。そして、出力に精度の高い動きベク
トルBV1を出力する。この一方は、メモリ部１４に記憶
し、参照ベクトルRMVとして使用する。

【００２９】ミニブロック分割探索部１５は、ブロック
を水平・垂直方向に細分化したミニブロック（サイズは
例えば２画素×２ライン）に対し、現ブロックおよび周
辺ブロックの動きベクトルを用いてミニブロック内の画
素の動きベクトルPVを生成する。すなわち、現ブロック
の動きベクトルによる予測誤差が設定値未満のブロック
は、この動きベクトルでブロック内の全てのミニブロッ
クの画素の動きベクトルを生成する。一方、設定値以上
のブロックでは、各ミニブロック毎に、現ブロックと周
辺ブロックの動きベクトルのうちで予測誤差が最少なも
のを検出し、これでミニブロック内の画素の動きベクト
ルを生成する。

【００３０】一方、精度検証部では、予測誤差算出部１
６で、各画素毎に、動きベクトルPVで得られる予測誤差
MVEを、以下の式５で算出する。なお、式中のPVx，PVy
は動きベクトルPVの水平成分、垂直成分である。

【００３１】 MVE＝｜S1(x,y)−S2(x＋PVx,y＋PVy)｜ 式５ 次に、静止補間生成部、ＶＴ補間生成部について、図３
で説明する。

【００３２】図３(a)は、垂直・時間領域での静止補
間、ＶＴ補間のインパルス応答の一例である。同図の記
号白丸は飛び越し走査で送られる走査線の信号、黒丸
は、補間走査線の信号である。静止補間では、フィ−ル
ド間処理で、補間走査線と同一位置の前フィ−ルドの走
査線の信号（図中係数が１の走査線）で補間信号を生成
する。ＶＴ補間では、補間信号の垂直低域成分は現フィ
−ルドの走査線の信号に係数1/16，7/16，7/16，1/16を
かけたもの、垂直高域・時間低域成分は前フィ−ルドの
走査線の信号に係数-4/16，8/16，-4/16をかけたもので
生成する。

【００３３】図３(b)はこの一構成例で、１Ｈ遅延部１
７、２６０Ｈ遅延部１８、係数加重部１９、加算部２０
で構成する。

【００３４】信号S1を１Ｈ遅延部１７で１走査線期間、
２６０Ｈ遅延部１８で２６０走査線期間遅延させた信号
系列に対し、係数加重部１９で係数値1/16，7/16，7/1
6，1/16，-4/16，8/16，-4/16を加重し、加算部２０で
これらを加算し、この出力にＶＴフィルタ処理による補
間信号VTIPを得る。また、１Ｈ遅延部１７の出力よりフ
ィ−ルド間処理による補間信号SIPを得る。なお、図面
には特に明示していないが、同様の構成のものが輝度信
号用と２つの色差信号用（時分割多重処理で１系統にし
た信号でも可能）にそれぞれ必要である。

【００３５】次に、ＭＣ補間生成部について、図４〜図
５の図面で説明する。

【００３６】図４は、この一構成例で、１Ｈ遅延部１
７、係数加重部２１、加算部２０、ＭＣ係数設定部２２
で構成する。

【００３７】１Ｈ遅延部１７の一群で、図１８に示した
ように、それぞれ現フィ−ルドの信号系列と、前フィ−
ルドの信号系列を生成する。そして、係数加重部２１
は、現フィ−ルドの信号系列に対しては式２に示した係
数V1(j)（図面ではV1の1,2,3,4,5に相当）、前フィ−ル
ドの信号系列に対しては式３に示した係数V2(j)（図面
ではV2の1,2,3,4,5に相当）を加重する。加算部２０
は、これらの係数加重した信号を加算し、出力に式１で
示した動き補正処理による補間信号MCIPを得る。なお、
図面には特に明示していないが、同様の構成のものが輝
度信号用と２つの色差信号用（時分割多重処理で１系統
にした信号でも可能）にそれぞれ必要である。

【００３８】ＭＣ係数設定部２２は、動きベクトルＰＶ
をもとに、係数加重部２１で式２、式３に示した係数V1
(j)、V2(j)を設定する信号Cefを生成する。

【００３９】図５は、動きベクトルＰＶを２フレ−ム期
間で検出する場合のこの概略および特性例を示す。図表
のPVyは動きベクトルPVの垂直成分、yはフィ−ルド当た
りの動きに換算した時の垂直方向の動き量、q，rは対応
する整数と小数で、y＝2h(q＋r)の関係を有す。また、2
hは飛び越し走査系での走査線間隔であり、順次走査系
では走査線間隔がhである。V1(j)、V2(j)は現フィ−ル
ドと前フィ−ルドの信号系列に対する係数値で、それぞ
れ式２と式３で算出するものである。また、V1(0)走査
線は係数V1(0)をとる現フィ−ルドの走査線の位置、V2
(0)走査線は係数V2(0)をとる前フィ−ルドの走査線の位
置を示し、この位置関係を備考に示す。

【００４０】まず、PVyが０〜１６の下方方向の動き、
すなわち、フィ−ルド当たり0〜4hの下方方向の動きで
は、qは０〜２、rは0.125刻みで増加し、このq，rを用
いた式２、式３の演算で動き補正処理に必要な係数V1
(j)、V2(j)を設定する。なお、動きがhあるいは3hの時
は、前フィ−ルドの走査線を動きベクトルで位置を移動
させた信号系列は、現フィ−ルドの走査線の信号系列と
同一の位相となる。したがって、GSTの前提条件(２系列
の信号はそれぞれ異なる位相を持つ)が崩れ、補間走査
線の信号を生成することは不可能になる。このため、動
きがh、3hの場合は、図表にVTと明記したように、ＶＴ
フィルタ処理で補間信号を生成する。

【００４１】一方、PVyが-1〜-１５の上方方向の動き、
すなわち、フィ−ルド当たり0〜-3.75hの上方方向の動
きでは、qは-１〜-２、rは0.125刻みで減少し、このq，
rを用いた式２、式３の演算で動き補正処理に必要な係
数V1(j)、V2(j)を設定する。なお、動きが-hあるいは-3
hの時は、前フィ−ルドの走査線を動きベクトルで位置
を移動させた信号系列は、現フィ−ルドの走査線の信号
系列と同一の位相となる。したがって、上述したよう
に、図表にVTと明記したＶＴフィルタ処理で補間信号を
生成する。

【００４２】なお、動きベクトルPVyの値で、GSTによる
動き補正処理に必要なパラメタ類（q，r，V2(0)の走査
線，係数V1(j)，V2(j)）を規定できる。したがって、こ
の図表をＲＯＭなどに記憶し、動きベクトルPVyによる
テ−ブルルックアップ処理で信号Cefを生成できる。

【００４３】次に、設定部、選択部について、図６の図
面で説明する。

【００４４】同図(a)はこの一構成例で、選択部は係数
加重部２３と加算部２４、設定部は補間モ−ド設定部２
５と多重係数設定部２６で構成する。

【００４５】補間モ−ド設定部２５は、動きベクトルPV
の水平成分PVx、垂直成分PVyの絶対値の大小で補間モ−
ド信号MDを設定する。この一特性例を同図(b)に示す。
まず、動きベクトルPVが０の時は、静止領域と判定し、
MDには静止に対応する１を出力する。また、|Pvx|<Vx
1、|PVy|<Vy1の時はゆっくりした動きの領域と判定し、
準静止に対応する２を出力する。また、|PVx|がほぼ０
で|Pvy|<Vy2の時は垂直パンの領域（例えば、画面全体
あるいは文字領域が上下方向に一様な速度で動く動き）
と判定し、垂直パンに対応する３を出力する。一方、|P
vx|>Vx1または|PVy|>Vy1の時は通常の動き領域と判定
し、動画に対応する４を出力する。

【００４６】多重係数設定部２６は、この補間モ−ド信
号MDと予測誤差MVEをもとに、選択部で補間信号に係数
加重する係数値W1，W2，W3を指定する多重制御信号CTを
生成する。この一特性例をあわせて同図(b)に示す。

【００４７】MD＝１の時は、静止画像に適した補間信号
SIPで補間信号を生成するように、W1＝1.0，W2とW3を0
にする多重制御信号CTを出力する。

【００４８】また、MD＝２またはMD＝３の時は、従来技
術では解像度低下やフリッカ妨害の発生が避けられない
動きの領域であり、これを回避するため、動き補正の補
間処理による補間信号が主体となるように、W1は0、W2
はk、W3は1-kにする多重制御信号CTを生成する。ここで
係数kは動きベクトルの予測誤差MVEの大小に応じて0〜1
の値を設定する。すなわち、同図の備考に示すように、
MVEが設定値th未満のMVE＜thの時は、動きベクトルの精
度が高いと判定してk＝1.0に設定し、解像度低下やフリ
ッカ妨害のほとんどない動き補正処理による補間信号MC
IPを使用する。一方、予測誤差MVEがth＜MVE＜th1の範
囲では動きベクトルの精度があまり良くなく、これに起
因する画質劣化が発生する可能性がある。そこで、以下
の式５に示すように、予測誤差が大きくなるにしたがい
係数kの値が漸次0に減少する特性で係数kを設定する。

【００４９】 k＝1.0−(MVE−th)／(th1−th) 式５ また、予測誤差MVEが設定値th1以上では、動きベクトル
の精度が悪くこれに起因する画質劣化が発生していると
判定し、k＝0に設定してこの動き補正処理による補間信
号の使用を禁止する。

【００５０】MD＝４の時は、従来技術の動画用の補間信
号を用いても問題のない領域と判定し、W1，W2は0、W3
＝1.0に設定し、動画像に適した補間信号VTIPで補間信
号を生成するように、多重制御信号CTを出力する。

【００５１】同図(a)に戻り、選択部の係数加重部２３
は、補間信号SIP，MCIP，VTIPに係数W1，W2，W3を加重
する。そして、加算部２４でこれらを加算し、補間走査
線の信号IPを生成する。なお、図面には特に明示してい
ないが、同様の構成のものが輝度信号用と色差信号用に
それぞれ必要である。

【００５２】最後に、倍速化部について、図７の図面で
説明する。飛び越し走査で伝送された走査線の信号S3
と、補間走査線の信号IPは、飛び越し走査系の１走査線
期間fhを周期とする書き込み動作で、メモリ部２７−
１，２７−２に記憶する。一方、メモリ部からの読み出
し動作は図面に示すRD動作で、順次走査系の１走査線期
間fh/2周期毎に交互に行う。そして、多重部２８で、こ
れらの信号を時系列多重の処理を行い、その出力に動き
補正の補間処理で順次走査の信号に変換した信号S4を得
る。なお、図面では特に明示していないが、輝度信号
用、色差信号用に同一の構成のものがそれぞれ必要であ
る。

【００５３】以上に述べた如く、本発明の第１の実施例
によれば、従来技術では達成困難な高画質・高解像度な
画像信号の倍速変換回路が実現でき、マルチメディアＴ
Ｖ、ＰＤＰ、ＬＣＤなどの高画質化に顕著な効果を得
る。

【００５４】次に、本発明の第２の実施例について、図
８の図面で説明する。本実施例は回路規模の削減を図る
に好適なもので、第１の実施例におけるＶＴ補間生成部
５を動画補間生成部２９で置き換えて構成する。なお、
これ以外の各ブロックは、第１の実施例と同一であり、
その構成や動作については説明を省略する。

【００５５】本実施例の動画補間生成部２９は、フィ−
ルド内の信号処理で動画像に適した補間信号MIPを生成
する。すなわち、補間走査線と同じフィ−ルドの上下の
走査線の信号の平均値で補間信号MIPを生成する。この
ため、第１の実施例のＶＴ補間生成部５に比べて構成が
簡単になり、回路規模の削減を図ることができる。

【００５６】次に、本発明の第３の実施例について、図
９〜図１０の図面で説明する。本実施例も回路規模の削
減を図るに好適なものである。

【００５７】図９はこのブロック構成例で、第１の実施
例における静止補間生成部４を省略した構成で実現す
る。そして、選択部３０と設定部３１では、動きベクト
ルPVと予測誤差MVEに応じて、２つの補間信号VTIPとMCI
Pの混合比率を変化させ、補間走査線の信号IPを生成す
る。

【００５８】図１０は、この設定部３１における一特性
例を示す。第１の実施例と同様に、動きベクトルPVの水
平成分PVx、垂直成分PVyの絶対値の大小で補間モ−ド信
号MDを設定する。まず、動きベクトルPVが０の時は静止
に対応する１、|Pvx|<Vx1かつ|PVy|<Vy1の時は準静止の
２、|PVx|がほぼ０で|Pvy|<Vy2の時は垂直パンの３、|P
vx|>Vx1または|PVy|>Vy1の時は動画に対応する４を設定
する。

【００５９】そして、補間モ−ド信号MDと予測誤差MVE
をもとに、係数加重する係数値W1，W2を指定する多重制
御信号CTを生成する。

【００６０】MD＝１の時は、先に図５で述べたように、
動き補正の補間処理は先に説明した図５のPVy=0で、q，
rともに0の場合に相当する。そして、係数V2(0)が1、そ
れ以外の係数V2(j)とV1(j)は全て0となり、補間信号MCI
Pは前フィ−ルドの走査線Aの信号、すなわち、第１の実
施例における静止補間生成部４の補間信号と同じ信号に
なる。したがって、これで補間信号を生成するように、
W1＝1.0，W2＝0になる多重制御信号CTを出力する。

【００６１】また、MD＝２またはMD＝３の時は、従来技
術では解像度低下やフリッカ妨害の発生が避けられない
動きの領域であり、これを回避するため、動き補正の補
間処理による補間信号が主体となるように、W1はk、W2
は1-kとする多重制御信号CTを生成する。ここで係数k
は、前述の第１の実施例と同様、動きベクトルの予測誤
差MVEの大小に応じて0〜1の値を設定する。すなわち、M
VEが設定値th未満のMVE＜thの時はk＝1.0、予測誤差MVE
がth＜MVE＜th1の範囲では式５に示したように、予測誤
差が大きくなるにしたがい係数kの値が漸次0に減少する
特性で係数kを設定する。また、予測誤差MVEが設定値th
1以上では、k＝0に設定する。

【００６２】MD＝４の時は、従来技術の動画用の補間信
号を用いても問題のない領域と判定し、W1＝0，W2＝1.0
に設定する。

【００６３】選択部３０は、補間信号MCIPに係数W1、補
間信号VTIPに係数W2を加重し、これを加算して補間走査
線の信号IPを生成する。

【００６４】なお、これ以外の各ブロックの構成、動作
は第１の実施例と同一であり、説明は省略する。

【００６５】次に、本発明の第４の実施例について、図
１１〜図１２の図面で説明する。

【００６６】図１１はこのブロック構成例で、第２の実
施例における静止補間生成部４を省略した構成で実現す
る。そして、選択部３０と設定部３２では、動きベクト
ルPVと予測誤差MVEに応じて、２つの補間信号VTIPとMCI
Pの混合比率を変化させ、補間走査線の信号IPを生成す
る。

【００６７】図１２は、この設定部３２における一特性
例を示す。第３の実施例と同様に、動きベクトルPVの水
平成分PVx、垂直成分PVyの絶対値の大小で補間モ−ド信
号MDを設定する。まず、動きベクトルPVが０の時は静止
に対応する１、|Pvx|<Vx1かつ|PVy|<Vy1の時は準静止の
２、|PVx|がほぼ０で|Pvy|<Vy2の時は垂直パンの３、|P
vx|>Vx1または|PVy|>Vy1の時は動画に対応する４を設定
する。

【００６８】そして、補間モ−ド信号MDと予測誤差MVE
をもとに、係数加重する係数値W1，W2を指定する多重制
御信号CTを生成する。

【００６９】MD＝１の時は、第３の実施例と同様、W1＝
1.0，W2＝0になる多重制御信号CTを出力する。

【００７０】また、MD＝２またはMD＝３の時は、W1は
k、W2は1-kとする多重制御信号CTを生成する。ここで係
数kは、第３の実施例と同様、動きベクトルの予測誤差M
VEの大小に応じて0〜1の値を設定する。すなわち、MVE
が設定値th未満のMVE＜thの時はk＝1.0、MVEがth＜MVE
＜th1の範囲では式５、MVEが設定値th1以上ではk＝0に
設定する。

【００７１】MD＝４の時は、従来技術の動画用の補間信
号を用いても問題のない領域と判定し、W1＝0，W2＝1.0
に設定する。

【００７２】選択部３０は、補間信号MCIPに係数W1、補
間信号MIPに係数W2を加重し、これを加算して補間走査
線の信号IPを生成する。

【００７３】なお、これ以外の各ブロックの構成、動作
はこれまでの実施例と同一であり、説明は省略する。

【００７４】以上に述べた如く、本発明の第２〜第４の
実施例によれば、高画質、高解像度、かつ、回路規模を
削減した画像信号の倍速変換回路が実現でき、回路の低
コスト化やマルチメディアＴＶ、ＰＤＰ、ＬＣＤなどの
高画質化に顕著な効果を得る。

【００７５】さて、以上に述べた実施例においては、動
き補正処理に必要な動きベクトルPVの検出を、信号S1お
よびこれを複数フレ−ム期間遅延させた信号S2のみで行
っている。しかし、近年、画像信号を効率よく伝送する
手段として、動き補償の予測符号化で画像信号を高能率
符号化する方式が開発され、デジタル放送などの分野で
今後広く使用されることが予想される。この動き補償の
予測符号化では、動きベクトルで位置を移動させて予測
フレ−ムの信号を生成し、これと現フレ−ムの信号との
差分成分と動きベクトルを符号化して伝送する。復号側
では、復号した差分成分と動きベクトルより元のフレ−
ムの信号を復号する。

【００７６】以下では、この動き補償の予測符号化の動
きベクトルを活用した本発明の実施例について説明す
る。

【００７７】図１３〜図１４の図面は、本発明の第５の
実施例で、先の第１の実施例にこの動きベクトルの活用
を図ったものである。

【００７８】図１３はこの一構成例で、第１の実施例
に、動きベクトル変換部３３を追加した構成で実現す
る。

【００７９】動きベクトル変換部３３は、動き補償の予
測符号化されたビデオ信号を復号して得る符号化動きベ
クトルMVDを、動き補正の補間処理で使用する動きベク
トルと同じ複数フレ−ム期間での動きベクトルに変換す
るベクトル変換の処理を行い、これを参照ベクトルVRと
して出力する。

【００８０】このベクトル変換の動作概略を図１４に示
す。同図(a)は、動き補償予測符号化のＰピクチャ符号
化で使用する動きベクトルに対する変換の概略である。
Ｐピクチャ符号化では、画像信号系列の記号I，Pで示す
フレ−ムの信号を一方向予測で符号化する。そして、予
測フレ−ムの信号を生成するＰベクトルは複数フレ−ム
（図面では３フレ−ム）の間での動きベクトルである。
一方、本発明では、例えば２フレ−ム期間での動きベク
トルを使用する。そこで、ＰベクトルをN/M倍するベク
トル変換処理（図面では2/3倍）で変換ベクトルを生成
する。

【００８１】一方、Ｂピクチャ符号化では、同図(b)に
示すように、記号Bのフレ−ムを双方向予測で符号化す
る。そして、Ｂベクトルとして、実線と点線の動きベク
トルを使用する。そこで、例えば、このうちの１フレ−
ム期間での動きベクトルをN倍するベクトル変換処理で
変換ベクトルを生成する。

【００８２】図１３に戻り、動きベクトル検出部２は、
対象ブロックの代表ベクトル設定において、先の実施例
で示した参照ベクトルRMVの他に、この参照ベクトルVR
も利用して代表ベクトルを設定する。

【００８３】なお、これ以降の構成、動作は第１の実施
例と同一なため、説明は省略する。

【００８４】次に、本発明の第６の実施例を図１５に示
す。本実施例は、第２の実施例に第５の実施例で述べた
動きベクトル変換部３３を追加した構成で実現する。

【００８５】また、本発明の第７の実施例を図１６に示
す。本実施例は、第３の実施例に第５の実施例で述べた
動きベクトル変換部３３を追加した構成で実現する。

【００８６】さらに、本発明の第８の実施例を図１７に
示す。本実施例は第４の実施例に第５の実施例で述べた
動きベクトル変換部３３を追加した構成で実現する。

【００８７】以上の第６〜第８の実施例の構成、動作は
これまでの説明で容易に理解可能なため、説明は省略す
る。

【００８８】以上に述べた、第５〜第８の実施例によれ
ば、動き補正処理に使用する動きベクトルの検出を、よ
り高精度で行うことができ、高画質、高解像度、かつ、
回路規模を削減した画像信号の倍速変換回路が実現で
き、回路の低コスト化やマルチメディアＴＶ、ＰＤＰ、
ＬＣＤなどの高画質化に顕著な効果を得る。

【００８９】次に本発明に係る、ＩＰ変換装置をテレビ
ジョン受像機に適用した実施例に付いて図１９を用いて
説明する。

【００９０】図１９において、ＴＶチューナ部は、地上
波放送信号ＴＶをベースバンド帯域のテレビジョン信号
に復調する。ＢＳチューナ部は、衛星放送信号ＢＳをベ
ースバンド帯域のテレビジョン信号に復調する。なお、
地上波放送信号及び衛星放送信号は、アナログ方式であ
ってもデジタル方式であってもかまわない。アナログデ
コーダ部は、アナログ方式のテレビジョン信号の所定の
復調処理を行い。輝度信号と色差信号を復調する。デジ
タルデコーダ部はデジタル方式のテレビジョン信号の所
定の復号化処理を行い、輝度信号と色差信号を復調す
る。外部入力信号Ｅｘは、ＶＣＲ等のパッケージメディ
アやＰＣ画像などの輝度信号と色差信号である。スイッ
チ部は、これらの復調信号、及び外部入力信号の選択を
行う。

【００９１】ＩＰ変換部は、上記に説明した手法で飛び
越し走査の信号系列に対して順次走査の信号系列に変換
する。画像フォーマット変換部は、フレームレート変
換、画像サイズの拡大／縮小、アスペクト比の変換、又
は走査線数の変換などのフォーマット変換処理を行う。
表示部は、順次走査の形態で画像表示を行う。この表示
部には、ＣＲＴ、ＰＤＰ、ＬＱＤ、ＤＭＤ等が用いられ
る。

【００９２】このテレビジョン受像機の実施例によれ
ば、静止画像に適したフィールド間の信号処理により生
成した第１の補完信号、ゆっくりした動き(例えばフィ
ールドあたり２ライン、又は２が祖より小さい動き)の
画像に適した動き補正処理によって生成した第２の補完
信号、又は動画像に適した垂直・時間フィルタ若しくは
フィールド内の信号処理により生成した第３の補間信号
を画像の動きに応じて選択的に用い走査変換を行うの
で、垂直解像度の劣化や、フリッカ妨害が防止でき、高
画質、高解像度な映像を提供することが可能とする。

【００９３】また、本発明においては、動き補正処理に
必要な動きベクトルの予測誤差の大小で動きベクトルの
精度を評価し、精度の悪いときは動き補正処理の補完信
号(第２の補完信号)の使用を制限する信号処理を行うた
め、入力画像に最適な補完信号によって走査変換でき、
従来技術に比べ高画質、高解像度な映像を提供すること
が可能となる。

【００９４】

【発明の効果】本発明によれば、従来技術では解像度低
下やフリッカ妨害の発生が回避困難な動きに対しても、
高解像度、かつ、フリッカ妨害のない特性で、飛び越し
〜順次の走査変換を行う画像信号の倍速変換方法および
回路が実現でき、マルチメディアＴＶ、ＰＤＰ、ＬＣＤ
などの高画質化に顕著な効果を得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のブロック構成例図。

【図２】第１実施例の動きベクトル検出部、精度検証部
の一構成例図。

【図３】第１実施例の静止補間生成部、ＶＴ補間生成部
の一構成例図。

【図４】第１実施例のＭＣ補間生成部の一構成例図。

【図５】ＭＣ係数設定部の係数設定特性例図。

【図６】第１実施例の設定部、選択部の一構成例図。

【図７】第１実施例の倍速化部の一構成例図。

【図８】本発明の第２の実施例のブロック構成例図。

【図９】本発明の第３の実施例のブロック構成例図。

【図１０】第３実施例の設定部の特性例図。

【図１１】本発明の第４の実施例のブロック構成例図。

【図１２】第４実施例の設定部の特性例図。

【図１３】本発明の第５の実施例のブロック構成例図。

【図１４】第５実施例における動きベクトル変換部の動
作概略図。

【図１５】本発明の第６の実施例のブロック構成例図。

【図１６】本発明の第７の実施例のブロック構成例図。

【図１７】本発明の第８の実施例のブロック構成例図。

【図１８】動き補正走査線補間の原理概略図。

【図１９】本発明のＴＶ装置構成例図。

【符号の説明】

１…フレ−ム遅延部、２…動きベクトル検出部、３…精
度検証部、４…静止補間生成部、５…ＶＴ補間生成部、
６…ＭＣ補間生成部、７，３１，３２…設定部、８，３
０…選択部、９…遅延部、１０…倍速化部、１１…制御
部、１２…ブロック動きベクトル検出部、１３…特異ベ
クトル修正部、１４，２７…メモリ部、１５…ミニブロ
ック分割探索部、１６…予測誤差算出部、１７…１Ｈ遅
延部、１８…２６０Ｈ遅延部、１９，２１，２３…係数
加重部、２０，２４…加算部、２２…ＭＣ係数設定部、
２５…補間モ−ド設定部、２６…多重係数設定部、２８
…多重部、２９…動画補間生成部、３３…動きベクトル
変換部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中嶋 満雄 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所マルチメディアシステム 開発本部内 (72)発明者 都留 康隆 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所マルチメディアシステム 開発本部内 (72)発明者 的野 孝明 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所映像情報メディア事業部 内 (72)発明者 高田 春樹 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所映像情報メディア事業部 内 (72)発明者 石倉 和夫 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所システムＬＳＩ開発セン タ内 Ｆターム(参考） 5C063 BA03 BA08 BA09 BA10 BA12 CA01 CA05 CA07 CA38

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】飛び越し走査で抜けた走査線の信号を補間
   信号処理で生成し順次走査の信号に変換する画像信号の
   倍速走査変換回路において、 フィ−ルド間の信号処理で第１の補間信号を生成する静
   止補間生成部と、動き補正の信号処理で第２の補間信号
   を生成するＭＣ補間生成部と、垂直・時間フィルタの信
   号処理で第３の補間信号を生成するＶＴ補間生成部と、 画像信号の複数フレ−ム期間での動きベクトルを検出す
   る動きベクトル検出部と、該検出した動きベクトルの予
   測誤差を算出する精度検証部と、上記第１、第２、第３
   の補間信号の係数加重の係数値を設定する設定部とを備
   え、 該検出した動きベクトルが概略零の画像では上記第１の
   補間信号、動きの大きな画像では上記第３の補間信号、
   ゆっくりした動きの画像では、該動きベクトルの予測誤
   差が所定値未満のときは上記第２の補間信号、所定値以
   上のときは予測誤差の大きさに比例して上記第２の補間
   信号の比率が漸次減少し上記第３の補間信号の比率が漸
   次増加する特性で係数加重の係数値を設定し、上記第
   １，第２、第３の補間信号に該係数値を加重加算して補
   間走査線の信号の生成を行うことを特徴とする画像信号
   の動き補正倍速変換回路。
2. 【請求項２】飛び越し走査で抜けた走査線の信号を補間
   信号処理で生成し順次走査の信号に変換する画像信号の
   倍速走査変換回路において、 フィ−ルド間の信号処理で静止画像に適した第１の補間
   信号を生成する静止補間生成部と、動き補正の信号処理
   でゆっくりした動きの画像に適した第２の補間信号を生
   成するＭＣ補間生成部と、フィ−ルド内の信号処理で動
   画像に適した第３の補間信号を生成する動画補間生成部
   と、 画像信号の複数フレ−ム期間での動きベクトルを検出す
   る動きベクトル検出部と、該検出した動きベクトルの予
   測誤差を算出する精度検証部と、上記第１、第２、第３
   の補間信号の係数加重の係数値を設定する設定部とを備
   え、 該検出した動きベクトルが概略零の画像では上記第１の
   補間信号、動きの大きな画像では上記第３の補間信号、
   ゆっくりした動きの画像では、該動きベクトルの予測誤
   差が所定値未満の精度が良い時は上記第２の補間信号、
   所定値以上の精度が悪い時は予測誤差の大きさに比例し
   て上記第２の補間信号の比率が漸次減少し上記第３の補
   間信号の比率が漸次増加する特性で係数加重の係数値を
   適応的に設定し、上記第１，第２、第３の補間信号に該
   係数値を加重加算して補間走査線の信号の生成を行うこ
   とを特徴とする画像信号の動き補正倍速変換回路。
3. 【請求項３】飛び越し走査で抜けた走査線の信号を補間
   信号処理で生成し順次走査の信号に変換する画像信号の
   倍速走査変換回路において、 動き補正の信号処理で静止およびゆっくりした動きの画
   像に適した第１の補間信号を生成するＭＣ補間生成部
   と、垂直・時間フィルタの信号処理で動画像に適した第
   ２の補間信号を生成するＶＴ補間生成部と、 画像信号の複数フレ−ム期間での動きベクトルを検出す
   る動きベクトル検出部と、該検出した動きベクトルの予
   測誤差を算出する精度検証部と、上記第１、第２、第３
   の補間信号の係数加重の係数値を設定する設定部とを備
   え、 該検出した動きベクトルが概略零の画像では上記第１の
   補間信号、動きの大きな画像では上記第２の補間信号、
   ゆっくりした動きの画像では、該動きベクトルの予測誤
   差が所定値未満の精度が良い時は上記第１の補間信号、
   所定値以上の精度が悪い時は予測誤差の大きさに比例し
   て上記第１の補間信号の比率が漸次減少し上記第２の補
   間信号の比率が漸次増加する特性で係数加重の係数値を
   適応的に設定し、上記第１，第２の補間信号に該係数値
   を加重加算して補間走査線の信号の生成を行うことを特
   徴とする画像信号の動き補正倍速変換回路。
4. 【請求項４】飛び越し走査で抜けた走査線の信号を補間
   信号処理で生成し順次走査の信号に変換する画像信号の
   倍速走査変換回路において、 動き補正の信号処理で静止およびゆっくりした動きの画
   像に適した第１の補間信号を生成するＭＣ補間生成部
   と、フィ−ルド内の信号処理で動画像に適した第２の補
   間信号を生成する動画補間生成部と、 画像信号の複数フレ−ム期間での動きベクトルを検出す
   る動きベクトル検出部と、該検出した動きベクトルの予
   測誤差を算出する精度検証部と、上記第１、第２、第３
   の補間信号の係数加重の係数値を設定する設定部とを備
   え、 該検出した動きベクトルが概略零の画像では上記第１の
   補間信号、動きの大きな画像では上記第２の補間信号、
   ゆっくりした動きの画像では、該動きベクトルの予測誤
   差が所定値未満の精度が良い時は上記第１の補間信号、
   所定値以上の精度が悪い時は予測誤差の大きさに比例し
   て上記第１の補間信号の比率が漸次減少し上記第２の補
   間信号の比率が漸次増加する特性で係数加重の係数値を
   適応的に設定し、上記第１，第２の補間信号に該係数値
   を加重加算して補間走査線の信号の生成を行うことを特
   徴とする画像信号の動き補正倍速変換回路。
5. 【請求項５】動きベクトル検出においては、動き補償の
   予測符号化で用いられる動きベクトル情報のベクトル変
   換処理で参照ベクトルを生成する動きベクトル変換部を
   備え、該参照ベクトルを使用して動きベクトルの検出を
   行うことを特徴とする請求項６乃至９に記載の画像信号
   の動き補正倍速変換回路。
6. 【請求項６】飛び越し走査の画像信号を入力する入力部
   と、上記画像信号を飛び越し走査から順次走査の画像信
   号に変換する操作変換部と、上記画像信号の捜査変換部
   の出力を表示する表示部とを有し、上記走査変換部は、 フィ−ルド間の信号処理で第１の補間信号を生成する静
   止補間生成部と、動き補正の信号処理で第２の補間信号
   を生成するＭＣ補間生成部と、垂直・時間フィルタの信
   号処理で第３の補間信号を生成するＶＴ補間生成部と、 画像信号の複数フレ−ム期間での動きベクトルを検出す
   る動きベクトル検出部と、該検出した動きベクトルの予
   測誤差を算出する精度検証部と、上記第１、第２、第３
   の補間信号の係数加重の係数値を設定する設定部とを備
   え、 該検出した動きベクトルが概略零の画像では上記第１の
   補間信号、動きの大きな画像では上記第３の補間信号、
   ゆっくりした動きの画像では、該動きベクトルの予測誤
   差が所定値未満のときは上記第２の補間信号、所定値以
   上のときは予測誤差の大きさに比例して上記第２の補間
   信号の比率が漸次減少し上記第３の補間信号の比率が漸
   次増加する特性で係数加重の係数値を設定し、上記第
   １，第２、第３の補間信号に該係数値を加重加算して補
   間走査線の信号の生成を行うことを特徴とするテレビジ
   ョン装置。