JP2693515B2 - 画像動き検出装置 - Google Patents

画像動き検出装置

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JP2693515B2 JP23097188A JP23097188A JP2693515B2 JP 2693515 B2 JP2693515 B2 JP 2693515B2 JP 23097188 A JP23097188 A JP 23097188A JP 23097188 A JP23097188 A JP 23097188A JP 2693515 B2 JP2693515 B2 JP 2693515B2
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雅之 福田
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稔 阿部
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は、撮像カメラの平行移動や振動などにより
テレビジョン画面の画像が不要に動くのを補正する装置
に使用される画像動き検出装置に関する。
(従来の技術) テレビジョン画面における画像の動きは、画像中の物
体の移動によるものとカメラの平行移動によるものとが
ある。前者は、画像の局部的な動きであるのに対し、後
者は画像全体が相互関係をほぼ維持したまま動く平行移
動現象としてあらわれる。このような画像全体の平行移
動はさらにカメラのパンニングとカメラの振動等による
細かい動きに分けられ、この細かい動きがあるとみにく
い画面となる。このように不要な動きを改善するため
に、その方向及び大きさを示す動きベクトルを検出し
て、画像全体の動きを補正する補正装置が開発されてい
る。
第9図は補正装置の原理を示している。画面上の画像
が同図の(a)〜(b)〜(c)のように矢印の方向に
平行移動したとすると、動きベクトル(矢印)は第10図
に示すように横方向及び縦方向の偏位(a,b)で与えら
れる。従って、この動きベクトルを検出して,その情報
を用いて現フレームの画像を動きベクトルの大きさだけ
逆方向にシフトすれば、カメラの平行移動による動きを
補償できる。
ところで、上記の補償を行なうためには、画像動きを
検出しなければならない。従来の画像動き検出方法は、
1フレーム前(2フィールド前)の映像信号の中に代表
点を設定し、現在の映像信号と相関演算を行ない動きベ
クトル情報を求めている。
即ち、第11図に示すように、例えば第3フィールドが
現フィールドの映像信号であるとすると、これより2フ
ィールド前の映像信号の領域A1内の代表点Pの画素と、
第3フィールドの領域A3の複数の画素との演算を行な
い、代表点Pの画素と同一内容の画素を検出し、その検
出画素の方向を動き方向として判断している。そして、
このような領域を複数設定して、各領域で得られる動き
ベクトル情報の中で、同一方向を示すベクトル情報毎に
分類して、最も多く集まったベクトル情報により示され
る方向及び大きさを画面全体の平行移動方向および量と
して最終的な動きベクトル情報を得ている。
(発明が解決しようとする課題) 上記した従来の動きベクトル検出方法によると、フレ
ーム間による相関演算であるために、フィールド間の動
きベクトル情報を検出することができない。即ち、例え
ば第1フィールドから第2フィールドに移った際にカメ
ラの平行移動があり、第3フィールドでは元に戻るよう
なカメラの平行移動が合ったような場合、その検出は不
可能である。このことは、動きベクトル情報を用いて画
像の平行移動を補正する精度が劣ることを意味する。
そこでこの発明は、フィールド間での動きがあっても
これを検出することができ画像動き補正精度を向上する
のに有効な画像動き検出装置を提供することを目的とす
る。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) この発明は、先ず垂直補間手段により、インターレー
ス方式の映像信号のライン間の補間を行って垂直方向に
補間された映像信号を生成する。これにより、フィール
ド間であっても対応する位置に画素を得ることができ
る。次に、代表点選択出力手段により、垂直補間手段か
ら出力される垂直方向補間映像信号を1フィールド毎に
予め決められた複数領域に分割し、各分割領域から予め
決められた代表点に対応する複数の画素信号のみを取り
出して、次のフィールドに同期するように遅延出力す
る。そして、この代表点選択出力手段から出力される各
分割領域の代表点信号と前記垂直補間手段からの次のフ
ィールドの垂直方向補間映像信号とを相関演算手段に入
力し、各代表点信号とこれに対応する垂直方向補間映像
信号の各分割領域内の信号との間の相関演算を行なって
各分割領域毎の動きベクトル情報を得る。さらに、この
相関演算手段から得られた各分割領域の動きベクトル情
報を動きベクトル情報判定出力手段に入力し、共通の動
き方向を示す最も多いベクトル情報を判定し、このベク
トルによる方向を最終的な動きベクトル情報として出力
するように構成したものである。
(作用) 上記の手段により、垂直方向補間映像信号と、代表点
保存手段の代表点の信号との相関演算をフィールド間で
行なっても、垂直方向に対応する画素がフィールド間で
存在するためにフィールド間の動きベクトル情報を正確
に検出できる。
(実施例) 以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図はこの発明の一実施例である。入力端子10に
は、カメラで撮像されたデジタル化されたインターレー
ス方式の映像信号が供給される。この映像信号は、垂直
補間回路11に供給され垂直補間映像信号に変換される。
この垂直方向補間映像信号は、ラッチ回路12と相関器17
に供給される。
ラッチ回路12は、垂直方向補間映像信号のフィールド
内であらかじめ区分された各領域の代表点の画像情報を
ラッチパルスT1のタイミングでラッチする。この代表点
の画像情報は、転送パルスT2により代表点保存フィール
ドメモリ13に転送され、その代表点について予め定めら
れたアドレスに保存される。
代表点保存フィールドメモリ13は、書込み/読出しモ
ード切換え信号W/Rにより制御され、そのアドレス入力
には、書込みモードのときはアドレスコントローラ14か
ら発生される書込みアドレスが、また読出しモードのと
きはアドレスコントローラ14から発生される読出しアド
レスがそれぞれアドレス切換え回路15を介して供給され
る。代表点保存フィールドメモリ13の代表点の画像情報
は、ラッチ回路16にラッチされ相関器17に供給される。
相関器17では、垂直補間回路11からの垂直方向補間映
像信号と、ラッチ回路16にラッチされている代表点の画
像情報との相関演算を行なう。ここで、ラッチ回路16
は、代表点保存フィールドメモリ13からの各代表点の画
像情報を現フィールドの垂直方向補間映像信号の各代表
点抽出領域にそれぞれ対応させて保持するようにラッチ
パルスT3により制御される。
相関器17は、ラッチ回路16に保持している1フィール
ド前の代表点の画像情報と、この代表点画像情報の領域
に対応する現フィールドの領域内の各画素との相関演算
を行ない、累積加算器18に入力される各代表点の相関演
算結果を累積加算する。この累積加算結果は、動きベク
トル発生回路19に入力される。動きベクトル発生回路19
は、各方向を示す動きベクトルの加算結果の内、最も大
きい、つまり動きベクトルが最多数である加算結果を判
定し、その動きベクトルの方向を画面全体の平行移動方
向とする最終的な動きベクトル情報を出力部20に出力す
る。
この実施例は上記のように構成される。次に、垂直補
間回路11の具体例を第2図に示して説明する。
インターレース方式の映像信号は、入力端子10を介し
て、ラインメモリDL1及び係数器K1に供給される。ライ
ンメモリDL1は、1ライン分の遅延量を有し、その出力
を同様なラインメモリDL2とDL3の直列回路に供給する。
各ラインメモリDL1、DL2、DL3の出力は、それぞれ係数
器K2、K3、K4にも供給されている。係数器K1〜K4の係数
値は、係数発生器111によって制御できる。係数器K1とK
2の出力は加算器112に入力され、また係数器K3とK4の出
力は加算器113に入力される。そして加算器112と113の
出力が、加算器114により加算されて、垂直補間映像信
号として導出される。
上記の垂直補間回路11は、4つのラインの信号を用い
てライン間の補間信号を得ることができる。今、インタ
ーレースの映像信号を奇数フィールドと偶数フィールド
のラインを重ねたノンインターレースの形で示すと第3
図及び第4図に示すようになる。図において、n1〜n10
は、走査ラインでありP1〜P10は輝度(画素)レベルを
示している。
垂直方向補間信号を得る場合は、例えば奇数フィール
ドの信号を用いて、偶数フィールドのライン位置に対応
する補間信号が作られる。即ち、第5図に示す補間信号
P2′、P4′、P6′、P8′…は、第1フィールドのライン
を用いて作成したものである。次に偶数フィールドの映
像信号が入力したときは、係数器K1〜K4の係数が切換え
られ、第6図に示すようにフィルタを通した形で各ライ
ン信号が取出される。このように、奇数フィールドのラ
イン信号については、次の偶数フィールドのライン位置
に対応した位置の補間信号を作成し、偶数フィールドの
ライン信号については補間フィルタを通し、その特性を
切換えてほぼ原信号に近い信号として導出することによ
り、フィールド間の相関演算を行ない動きベクトル情報
を得ることができる。単にインターレース方式の映像信
号の奇数フィールドのライン信号と偶数フィールドのラ
イン信号との間で相関演算を行なおうとしても、垂直方
向の位置に対応するラインがないために、相関演算結果
は不正確な動きベクトル情報を示すが、この実施例のよ
うに、各フィールドの補間信号を作成して相関演算を行
なえば、フィールド単位の動きベクトルを得ることがで
きる。
次に、相関演算を行なった結果の動きベクトル情報を
用いて、画面全体の最終的な動きベクトル情報を決定す
る場合の原理についてさらに説明する。
第7図に示すように、1フィールドの映像信号をメモ
リ空間上で横方向にM分割して、縦方向にN分割し、
(M×N)個の領域に分割する。そして、各領域毎に基
準点となる画素(×印)を選択しこれを代表点とする。
この代表点の画素が、フィールド毎に度の方向へ、どれ
だけ移動したかを信号レベルの比較によって検出する
と、各領域毎に動きベクトルを得ることができる。次に
各領域毎に検出された動きベクトルのうち、最も数の多
い動きベクトルを、テレビジョン画面全体の動きベクト
ルとして判定するものである。この判定が第1図に示す
動きベクトル発生回路19で行われている。
次に、1領域における動きベクトルの検出原理につい
て説明する。
第8図に示すよように、1つの領域が(m×n)個の
画素を持つものとする。ここであるフィールドにおける
代表点の画素(p)の輝度信号レベル(10)がメモリ13
に記憶されていたとする。そして次のフィールドの全画
素の輝度信号レベルが、第8図(b)に示すように11、
12、13、…1mnであったとする。この場合、前フィール
ドの輝度信号レベル10と、現フィールドの各画素の輝度
信号レベルとで次の演算が行われる。
10-11 10-12 10-13 10-1nm この結果、両信号レベルが等しく、演算結果が零であ
る画素が、例えば図の3か所の画素(a1,a2,a3)であっ
たとする。すると、この領域では、代表点(p)と各画
素(a1,a2,a3)を結ぶ各ベクトルをそれぞれ動きベクト
ルb1、b2、b3として決定する。
このように1つの領域では、複数の動きベクトルが検
出され、画像全体の平行移動に関する動きベクトルは一
義的には決定できない。そこで、この実施例では、各領
域を通じて、同一方向及び同一大きさの動きベクトルの
数を加算し、この加算結果の総和が最も大きい値を形成
した動きベクトルの方向、及び大きさを画面全体の移動
方向及び動き量として決定するものである。つまり、各
領域を通じて、一番多く検出されたベクトルを最終的な
動きベクトルとして判定するようにしている。
上記の説明では、最初に動きベクトルを検出する場
合、領域の全てから検出するものとして説明したが、第
7図に示す領域のうち動き検出のために採用する領域
は、画像内容等により任意に外部から選択できるように
しても良い。この場合は、相関器17に与えられる演算タ
イミング信号をアドレスコントローラ14にて調整すれば
良い。このようにすると、動きを検出しにくい例えば真
白な壁を撮像している領域や、すみきった空を撮像して
いるような領域では、第8図で説明したような無駄な演
算を無くすことができる。
[発明の効果] 以上説明したようにこの発明によれば、フィールド間
での動きがあってもこれを検出することができ画像動き
補正精度を向上するのに有効な画像動き検出装置を得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第2図
は第1図の垂直補間回路の具体例を示す回路図、第3図
及び第4図はインターレース映像信号の構成を説明する
ために示した説明図、第5図及び第6図は垂直補間によ
り得られた垂直方向補間映像信号の構成を説明するため
に示した説明図、第7図及び第8図は相関演算を行なう
領域と動きベクトル決定経過を説明するために示した説
明図、第9図はカメラ撮像による全体画像の平行移動を
説明するための説明図、第10図は全体画像の平行移動の
ベクトル説明図、第11図は、従来の相関演算による動き
検出方法を説明するために示した説明図である。 11……垂直補間回路、12、16……ラッチ回路、13……代
表点保存メモリ、14……アドレスコントローラ、15……
アドレス切換え回路、17……相関器、18……累積加算
器、19……動きベクトル発生回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安田 恒治 東京都渋谷区神南2丁目2番1号 日本 放送協会放送センター内 (72)発明者 福田 雅之 東京都渋谷区神南2丁目2番1号 日本 放送協会放送センター内 (72)発明者 川村 好英 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝小向工場内 (72)発明者 阿部 稔 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝小向工場内 (72)発明者 嶋田 秀幸 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝小向工場内 (56)参考文献 特開 昭63−166370(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】インターレース方式の映像信号が供給さ
    れ、この映像信号のライン間の補間を行って垂直方向に
    補間された映像信号を生成出力する垂直補間手段と、 この垂直補間手段から出力される垂直方向補間映像信号
    から1フィールド毎に予め決められた複数の分割領域の
    各代表点に対応する複数の画素信号のみを取り出して次
    のフィールドに同期するように遅延出力する代表点選択
    出力手段と、 この代表点選択出力手段から出力される各分割領域の代
    表点信号と前記垂直補間手段からの次のフィールドの垂
    直方向補間映像信号とが供給され、各代表点信号とこれ
    に対応する垂直方向補間映像信号の各分割領域内の信号
    との間の相関演算を行なうことで、各分割領域毎の動き
    ベクトル情報を得る相関演算手段と、 この相関演算手段から得られた各分割領域の動きベクト
    ル情報が供給され、共通の動き方向を示す最も多いベク
    トル情報を判定してこのベクトルによる方向を最終的な
    動きベクトル情報として出力する動きベクトル情報判定
    出力手段とを具備したことを特徴とする画像動き検出装
    置。
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JP2689716B2 (ja) * 1990-10-23 1997-12-10 松下電器産業株式会社 画像動き検出装置
DE69123705T2 (de) * 1990-10-31 1997-04-10 Victor Company Of Japan Verfahren zur Kompression von bewegten Bildsignalen nach dem Zeilensprungverfahren
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