JP2784806B2

JP2784806B2 - 動き領域検出回路

Info

Publication number: JP2784806B2
Application number: JP19270789A
Authority: JP
Inventors: 郁男染谷
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1989-07-27
Filing date: 1989-07-27
Publication date: 1998-08-06
Anticipated expiration: 2013-08-06
Also published as: JPH0358584A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、画像信号を静止画、及び動画で異なる信
号処理を施し、伝送されてきた高画質の映像信号から、
画像の動き領域を検出する際に好適な動き領域検出回路
に関するものである。

［発明の概要］本発明の画像の動き領域検出回路は、受信した画像信
号の中で、現在のフレーム画像信号から２フレーム後に
受信されたフレーム画像信号を演算することによって２
フレーム差信号を検出する第１の動き領域検出手段に対
し、前記２フレーム差信号の空間時間方向の高域信号を
除去するテンポラルローパスフィルタを設け、このテン
ポラルローパスフィルタによって、ノイズ成分が除去さ
れた第２の動き領域検出手段を形成し、前記第１の動き
領域検出手段の出力と、この第２の動き領域検出手段の
出力を選択的に利用することによって、画像の動き状態
を検知しているため、例えば画像の動き始めや、静止す
る直前の微小な動きに対しても誤った動き情報が出力さ
れることがなくなり、動画、静止画に対する信号の補間
動作が円滑に行なわれるようになる。

［従来の技術］現在のテレビ信号に対してより高画質の映像信号を送
信するために、映像信号帯域が例えば20MHz〜30MHzとな
るようなハイビジョンテレビ信号（HDTV）が実用化の段
階になっている。

このようなHDTVは、映像信号の広帯域化により、送信
電波にのせて伝送することがきわめて困難になる。

そこで、上記HDTVでは、例えば、MUSE方式や、EDTVに
見られるように画像情報を静止画と動画の部分で異なる
信号処理を行ない、限られた帯域内で映像信号を伝送す
るとともに、受信側で静止画と、動画に対し異なる画像
データの補間を行い実質的に高画質とされた映像が得ら
れるようにしているものがある。。

以下、この点について説明する。

輝度信号の信号帯域が例えば、第４図に示すようにそ
の高域周波数が8MHzとなるように設定されている場合、
現行の放送システムで送信している4.2MHzの高域周波数
帯域内におさめるため、静止画の場合は斜線で示した4.
2MHz以上の周波数帯域の信号Y_Hを多重化技術によって4.
2MHz以内の高域周波数帯域Y_H′内で伝送する。

すなわち、第５図の拡大図に示すように高域周波数帯
域Y_H′には、もともと存在していた輝度信号スペクトル
Y_Lと、色信号スペクトルY_Cの間に隙間があるため、その
隙間に輝度信号の高域信号成分Y_Hをインターリーブし、
多重化することによって信号帯域を4.2MHzに圧縮する。

この場合、送信画像が動画となっているときは、スペ
クトルの幅が広がっているため相互干渉して妨害を与え
ることになるので、動画領域では高域の周波数インター
リーブは行なわない。

また、上記映像信号は、静止画ではサンプリング点の
うち４個に１個の割合でサブサンプリングして、伝送す
るフィールドを形成し、４フィールドで１フレーム分の
映像信号を送信し、受信側ではこの４フィールドの画像
データに対してフィールド間の補間を行ない、インター
レース走査された１フレーム分の映像信号を形成する。

また、動画の場合は、異なったフィールド間によって
補間信号を作ると残像が生じるため、あらかじめ前記し
たように帯域制限した信号を４サンプリング点に１個の
割合で伝送し、受信側では同じフィールド内のサンプリ
ング点の信号から補間信号を形成する。

すなわち、静止画の時はフィールド間の内挿補間であ
るのに対し、動画の場合はフィールド内の内挿補間によ
って、高画質の映像信号を形成するようにしている。

第６図は上記したような静止画と動画に対してデータ
の内挿補間を行うためのブロック図を示したものであ
る。

伝送されてきた映像信号はA/D変換器１によって画像
データに変換され、同期コントロール信号分離回路２に
よって必要な制御信号分離される。画像データはデエン
フアシス回路３で周波数特性が補償され、この発明の対
象にする動き領域検出部４に供給される。

また、画像データは静止画の補正をするためのフレー
ム間補間回路５と、動画の補正を行うフイールド内補間
回路６に供給される。そして、これらの出力はそれぞれ
サンプルデータ変換器7A、7Bによってサブサンプル周波
数が変換され、静止画の補間データは更にフイールド間
内挿回路８に供給されている。

９は静止画として補間した画像データと動画として補
間した画像データを前記動き領域検出部４の出力によっ
て混合する加算器であり、完全静止画の時はフレーム間
による内挿データが、動画のときはフイールド内におけ
る内挿データが出力される。

そして、この画像データはデコーダ10に供給され、例
えばベースバンド信号Ｒ、Ｇ、Ｂに変換される。

この動き領域の検出には、一般に、２フレーム離間し
た映像信号を比較して、その差信号の絶対値を検出する
いわゆる２フレーム差信号が使用されている。

これは、、４フィールドによってインターレースされ
た１フレームの映像信号を形成する静止画では、１フレ
ーム差信号では、もともと対応するサンプル点に画像デ
ータが存在しないため、常に動きありの信号となるため
である。

［発明が解決しようとする問題点］ところで、２フレーム差信号によって、同一のサンプ
ル点の画像データを比較しても、実際の放送波ではS/N
比が劣化している場合があり、映像信号にノイズ成分が
重畳されているときは、２フレーム差信号によって静止
画領域も動きありという信号出力を発生する。

そこで、このノイズによる誤検出信号を抑圧するため
に、検出信号出力回路に或るレベルまでの信号は出力し
ない、不感帯レベルをもった回路（コアリング回路）を
付けて、ノイズによる誤った動き検出信号を出力しない
ようにしている。

しかしながら、このようなコアリング回路を２フレー
ム差信号出力回路に付加すると、例えば、動き始める点
や、静止する直前の微小な動きを静止領域と判断して、
誤った内挿補間動作が行なわれることになり、そのモニ
タ画像がちらついたり２重線となるという問題があっ
た。

［問題点を解決するための手段］本発明はかかる問題点を軽減することを目的としてな
されたもので、２フレーム差信号検出手段とともに、こ
の２フレーム差信号検出手段から出力された信号を、画
像のフレーム方向で低域の信号のみの通過特性を有する
テンポラルローパスフィルタ手段に供給し、このテンポ
ラルローパスフィルタ手段の出力と、２フレーム差信号
の間で最小値、及び最大値を選択する信号処理手段に供
給し、その出力を動き検出信号出力として補間動作の制
御信号となるようにしたものである。

［作用］テンポラルローパスフィルタ手段によって、２フレー
ム差信号の小さいレベルに重畳されているノイズ成分の
抑圧された動き検出信号が出力されるから、この動き検
出信号と２フレーム差信号をそのレベルによって選択す
ることにより、ノイズ成分の影響を受けやすい微小な動
き領域の検出が正しく行なわれるようになる。

［実施例］第１図は、本発明の動き領域検出回路のブロック図を
示したものである。

この図で11は、例えばMUSE、EDIV方式でみられるよう
に、輝度信号の高域周波数領域に帯域外の周波数をイン
ターリーブすることによって、高画質とされている映像
信号ｖが供給されているA/D変換器、12はディエンファ
シス回路、13は１フィールドの遅延時間を与えるための
1Fディレー回路である。

この本線ラインによる映像信号は、前記したように静
止画と動画領域で異なる内挿補間処理が行なわれる信号
処理部30に供給され、もとの映像信号波形に復調される
ことになる。

一方、ディエンファシス回路12で高域信号成分が増強
されたデジタル映像信号は、動画領域の検出回路に供給
される。

14は２フレームの遅延信号を与える2Fメモリ回路を示
し、この2Fメモリ回路14の出力と、２フレーム前の映像
信号を減算器15で減算することによって、２フレーム差
信号D₀を検出する。

この２フレーム差信号D₀は、完全静止画の時は０とな
るが、動画の領域では、その動きに応じたレベルの信号
が出力され、次のリミッタ回路16を通過することによっ
て、そのレベルがある一定値となるように制限される。
２フレーム差信号は次の、さらに１フレームの遅延時間
を与える1Fディレー回路17を経て絶対値回路18に供給さ
れ、第１の２フレーム差信号D₁を形成し、動き方向に関
係のない信号に成形される。そしてコアリング回路19に
供給され、或るレベル以下の２フレーム差信号を切り取
った第２の２フレーム差信号D₂を形成する。

コアリング回路19は例えば、第２図に示すようにスレ
ッショルドレベルV_th以下の信号に対しては０レベルと
なるような不感帯を有する非線形回路で実現することが
でき、例えば小振幅のノイズ成分によって形成された２
フレーム差信号は除去されることによって、静止状態を
示す信号を形成する。

一点鎖線で囲った20の部分は、映像信号をフレーム方
向に積分するテンポラルローパスフィルタを構成するも
のであって、21、22は１フィールドメモリ等からなる１
フイールドディレー回路、23、25は加算器、23A、23Bは
それぞれ1/2、及び1/4の係数回路を示す。

このテンポラルローパスフィルタ20はよく知られてい
るようにフレーム単位の映像信号の同一サンプル点を毎
回加算することによって、２フレーム差信号に含まれて
いるランダムノイズを除去し、毎フィールド毎に同一の
サンプリング点で発生している２フレーム差信号成分の
みを抽出するものである。

したがって、２フレーム差信号を各フィールド毎に平
均化した出力信号が得られる。

このテンポラルローパスフィルタ20の出力信号も絶対
値回路26によって１方向の極性の信号に変換され、第３
の２フレーム差信号D₃を形成する。

27は前記第２、第３の２フレーム差信号のレベルを選
択する信号レベル処理部を示し、両信号の中から小さい
ほうのレベルの信号を選択する最小値選択回路28と、２
つの信号から大きいほうのレベルを選択する最大値選択
回路29によって構成されている。

そして、この信号レベル処理部27から得られた動き領
域検出信号が、前記信号処理部30に供給され、前記した
ように静止画の時はフィールド間の内挿演算を行なった
補間信号を出力するとともに、動画の時はフィールド内
の内挿演算によって内挿補間した信号を出力する。

また、準静止画に近い時は前記２つの補間動作で得ら
れた信号を適当な割合でミックスした信号が出力される
ようになされている。

次に、本発明の動き検出動作を第３図の波形図を参照
して説明する。

今、画像のある画素の動きがに示すように変化し、
時点t₁で静止状態になると同時に時点t₂でまた動き始め
た場合を想定する。

この場合はで示すように時点t₀までは完全に動画領
域にあるとみなして、フィールド内補間を行ない、画質
の改善を行ないt₁−t₂間では静止画とみなして、フィー
ルド間の補間を行なうことにより高画質の映像信号を得
るようにする。

また、t₀−t₂間及びt₂−t₃間は準静止画領域であるた
め、動画の補間信号と静止画の補間信号が適当な割合で
ミックスされた画像データを得るようにする。

は前記で示したような画像の動きによって減算器
15から得られた２フレーム差信号D₀を示しているが、こ
の２フレーム差信号から理解できるように、２フレーム
差信号D₀のレベルが小さくなる時点t₀〜t₃間ではノイズ
の影響を受けた２フレーム差信号D₀が出力される。

そして、この２フレーム差信号D₀が絶対値回路18及び
コアリング回路19を通過すると、で示すような第１の
２フレーム差信号D₁に波形成形されることになる。

この第１の２フレーム差信号D₁は、本来準静止画の補
間処理を受けるべき期間T₁及びT₂では静止画を示すこと
になるため、この期間で画像の解像度が劣化することに
なる。

そこで、本発明の動き領域検出回路では上記の２フ
レーム差信号D₀をテンポラルローパスフィルタ20に供給
し、フィールド方向の周波数の高域成分を除去し、絶対
値回路26を通過させることによってで示すような第３
の２フレーム差信号D₃波形を成形する。そして、この第
３の２フレーム差信号D₃と前記第１の２フレーム差信号
D₁の信号レベルの低い方を最小値選択回路28で選択する
ことによって、で示すような信号波形に成形し、この
で示す信号波形と、さらに前記した第２の２フレーム
差信号D₂の波形のレベルの高い方を最大値選択回路29に
よって選択することによりで示すような動き領域検出
信号を形成する。

この動き領域検出信号によると、静止画領域となる直
前の期間（T₁期間）又は動画となる直前の期間（T₂期
間）では静止画と動画の両方の補間信号が適当にミック
スされて出力することになるから、この領域は動きを示
す補間信号が残り、フレーム間の内挿補間による残像に
よって生じる二重画像の恐れが少なくなる。

また、静止画となる期間（t₁−t₂）ではコアリング回
路19を通過した信号と同様にノイズ成分の除去された静
止画補間用の信号が得られているので、画面のチラツキ
を完全に無くすことができる。

なお、実際の回路では、第１図において１フィールド
ディレー回路21の出力を点線で示すように接続すること
により、1Fディレー回路17を省略することができる。

［発明の効果］以上説明したように、本発明の動き領域検出回路で
は、２フレーム差信号によって検出した動き検出信号を
コアリングすることによって失われる準静止画の動き部
分にも、動画による補間動作が行なわれ、又、ノイズ成
分によって静止画を動画として誤って出力されやすい静
止画領域に対してはコアリングの効果によって、完全な
静止画の補間動作が行なわれるから、内挿補間によって
画質が向上するとともにチラツキの発生や、２重像を軽
減することができるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の動き領域検出回路の一実施例を示すブ
ロック図、第２図はコアリング回路の動作説明図、第３図は動き領域を示す信号波形図、第４図は高画質のテレビ信号の周波数特性図、第５図は周波数インターリーブされた高域周波数のスペ
クトル図、第６図は動き検出によって画像信号の内挿補間を行うた
めの一例を示すブロック図、図中、14は２フレームディレー回路、20はテンポラルロ
ーパスフィルタ、21、22は１フイールドディレー回路、
26は絶対値回路、27は信号レベル処理部出ある。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】映像信号の高域周波数領域にインターリー
ブされた放送画像信号の動き領域を検出するために、前
記画像信号の２フレーム差信号を発生する２フレーム差
信号発生手段と、前記２フレーム差信号発生手段の出力
から小振幅信号を除去した信号を得る手段からなる第１
の動き検出手段と、前記２フレーム差信号発生手段の出
力が入力され空間時間方向の高域周波数信号を除去する
テンポラルローパスフィルタからなる第２の動き検出手
段と、該第２の動き検出手段の出力と前記２フレーム差
信号のいづれか小さい方の信号を選択し、さらにこの選
択信号と前記第１の動き検出手段の出力のいずれか大き
い方を選択する信号処理手段からなることを特徴とする
動き領域検出回路。