JP2898798B2 - 勾配法による動きベクトル検出装置 - Google Patents
勾配法による動きベクトル検出装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はテレビジョン画像の動
きベクトルを勾配法により検出する検出装置に関するも
のである。
きベクトルを勾配法により検出する検出装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来、テレビジョン画像の動きベクトル
を勾配法により求める場合、検出精度を向上させるため
に画像信号を空間方向に帯域制限して、画像の勾配部分
を広げフィールド間またはフレーム間離れた画面の同一
場所が共通の勾配部分を持つようにしていた。また従
来、インターレーステレビジョン信号を勾配法により処
理を行う場合、インターレースキャリアによって変調さ
れ折り返る信号成分については、順次走査化によって低
減していた。順次走査化の回路は一般的に、静止画部分
についてはフレーム内、動画部分においてはフィールド
内処理を行っている。
を勾配法により求める場合、検出精度を向上させるため
に画像信号を空間方向に帯域制限して、画像の勾配部分
を広げフィールド間またはフレーム間離れた画面の同一
場所が共通の勾配部分を持つようにしていた。また従
来、インターレーステレビジョン信号を勾配法により処
理を行う場合、インターレースキャリアによって変調さ
れ折り返る信号成分については、順次走査化によって低
減していた。順次走査化の回路は一般的に、静止画部分
についてはフレーム内、動画部分においてはフィールド
内処理を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】まず、勾配法の成立条
件を満足させるための手法について説明する。勾配法の
原理を説明するための図を図３に示す。ｎフィールドの
画像（図の実線）が（ｎ＋１）フィールド（図の破線）
では図に示すようにｖだけ右方向に動いたとする。ここ
でフィールド差（ｄｆ）と空間微分値（ｄｓ＝tan θ)
がわかれば１フィールドに動いた量つまりベクトル値を
求めることができる。ｖ＝ｄｆ／tan θ＝ｄｆ／ｄｓ，
これが勾配法の基本的な原理である。
件を満足させるための手法について説明する。勾配法の
原理を説明するための図を図３に示す。ｎフィールドの
画像（図の実線）が（ｎ＋１）フィールド（図の破線）
では図に示すようにｖだけ右方向に動いたとする。ここ
でフィールド差（ｄｆ）と空間微分値（ｄｓ＝tan θ)
がわかれば１フィールドに動いた量つまりベクトル値を
求めることができる。ｖ＝ｄｆ／tan θ＝ｄｆ／ｄｓ，
これが勾配法の基本的な原理である。
【０００４】ここで上の式が成り立つための条件は点Ａ
における勾配と点Ｃにおける勾配が同一であることが必
要である。また近似式として成り立つためにはｖが小さ
いという条件が必要であるが、一般に求めるベクトルは
常に小さいとは限らない。次に入力画像信号の帯域制限
を行ったときの信号波形について説明する。図４(a) は
カメラに入ってくる光の信号のエッジの空間位置をフィ
ールド間隔で表したものである。図で実線、破線、一点
鎖線、二点鎖線、三点鎖線はそれぞれ第ｎ、第（ｎ＋
１）、第（ｎ＋２）、第（ｎ＋３）、第（ｎ＋４）フィ
ールドの信号をそれぞれ示している。図に示すようにエ
ッジ部分が右方向に動いている様子を表している。通常
のカメラでは蓄積効果をともなうためカメラからの出力
信号波形は図４(b) のようになる。図４(b) では図３図
示のようにフィールド間で表示面の同一場所の画像の勾
配が重なっている領域がなく、先に述べた勾配法が成立
する条件が満たされていない。
における勾配と点Ｃにおける勾配が同一であることが必
要である。また近似式として成り立つためにはｖが小さ
いという条件が必要であるが、一般に求めるベクトルは
常に小さいとは限らない。次に入力画像信号の帯域制限
を行ったときの信号波形について説明する。図４(a) は
カメラに入ってくる光の信号のエッジの空間位置をフィ
ールド間隔で表したものである。図で実線、破線、一点
鎖線、二点鎖線、三点鎖線はそれぞれ第ｎ、第（ｎ＋
１）、第（ｎ＋２）、第（ｎ＋３）、第（ｎ＋４）フィ
ールドの信号をそれぞれ示している。図に示すようにエ
ッジ部分が右方向に動いている様子を表している。通常
のカメラでは蓄積効果をともなうためカメラからの出力
信号波形は図４(b) のようになる。図４(b) では図３図
示のようにフィールド間で表示面の同一場所の画像の勾
配が重なっている領域がなく、先に述べた勾配法が成立
する条件が満たされていない。
【０００５】従ってこのままでは勾配法を適用すること
ができない。そのため、勾配法で計算を行う点のフィー
ルドまたはフレーム間で画像勾配が同一である領域をで
きるだけ広げるために、従来は空間方向に帯域制限を行
っていた。空間方向に帯域制限を行った結果の信号波形
の１例を図４(c) に示す。空間方向に帯域制限を行うこ
とにより、ある程度求めようとする計算点の勾配を一致
させることができる。しかし、空間方向の帯域制限だけ
では必ずしも十分ではなく、図４(c) に示すようにエッ
ジ部分において勾配の重なっていない領域が存在するた
めベクトル検出精度の低下の原因になっていた。そこで
本発明は、入力画像信号の空間方向の帯域制限に加えて
時間方向の帯域制限を行う（図４(d) 参照) ことによ
り、先に述べた条件の改善を目的とするものである。
ができない。そのため、勾配法で計算を行う点のフィー
ルドまたはフレーム間で画像勾配が同一である領域をで
きるだけ広げるために、従来は空間方向に帯域制限を行
っていた。空間方向に帯域制限を行った結果の信号波形
の１例を図４(c) に示す。空間方向に帯域制限を行うこ
とにより、ある程度求めようとする計算点の勾配を一致
させることができる。しかし、空間方向の帯域制限だけ
では必ずしも十分ではなく、図４(c) に示すようにエッ
ジ部分において勾配の重なっていない領域が存在するた
めベクトル検出精度の低下の原因になっていた。そこで
本発明は、入力画像信号の空間方向の帯域制限に加えて
時間方向の帯域制限を行う（図４(d) 参照) ことによ
り、先に述べた条件の改善を目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明勾配法による動きベクトル検出装置は、テレ
ビジョン画像を複数のブロックに分割する手段と、前記
テレビジョン画像のフィールドまたはフレーム間差信号
を用いて前記各ブロック毎にそれを代表する画像の動き
ベクトルを勾配法により検出する手段を有する動きベク
トル検出装置において、前記複数のブロックに分割する
手段に前置して、前記テレビジョン画像信号を時間軸方
向に帯域制限して動きベクトルを求めるための勾配範囲
を拡大する時間フィルタを設けたことを特徴とするもの
である。さらにまた、本発明動きベクトル検出装置の好
適な実施態様は、前記勾配範囲を拡大する時間フィルタ
が、前記テレビジョン画像信号の入力される縦続接続さ
れた複数のフィールドまたはフレームメモリと、前記テ
レビジョン画像信号および各前記フィールドまたはフレ
ームメモリの出力信号にそれぞれ所定の係数を乗じて加
算した信号をその出力信号とする累算器とからなること
を特徴とするものである。
め、本発明勾配法による動きベクトル検出装置は、テレ
ビジョン画像を複数のブロックに分割する手段と、前記
テレビジョン画像のフィールドまたはフレーム間差信号
を用いて前記各ブロック毎にそれを代表する画像の動き
ベクトルを勾配法により検出する手段を有する動きベク
トル検出装置において、前記複数のブロックに分割する
手段に前置して、前記テレビジョン画像信号を時間軸方
向に帯域制限して動きベクトルを求めるための勾配範囲
を拡大する時間フィルタを設けたことを特徴とするもの
である。さらにまた、本発明動きベクトル検出装置の好
適な実施態様は、前記勾配範囲を拡大する時間フィルタ
が、前記テレビジョン画像信号の入力される縦続接続さ
れた複数のフィールドまたはフレームメモリと、前記テ
レビジョン画像信号および各前記フィールドまたはフレ
ームメモリの出力信号にそれぞれ所定の係数を乗じて加
算した信号をその出力信号とする累算器とからなること
を特徴とするものである。
【０００７】
【作用】本発明勾配法による動きベクトル検出装置によ
れば、その動きベクトルの検出に先出ち、入力テレビジ
ョン画像信号を空間方向の帯域制限に加えて時間方向の
帯域制限をも行うため、勾配法で動きベクトルの計算を
行う領域が拡大され、動きベクトル検出の精度が向上す
る。
れば、その動きベクトルの検出に先出ち、入力テレビジ
ョン画像信号を空間方向の帯域制限に加えて時間方向の
帯域制限をも行うため、勾配法で動きベクトルの計算を
行う領域が拡大され、動きベクトル検出の精度が向上す
る。
【０００８】
【実施例】以下添付図面を参照し実施例により本発明を
詳細に説明する。本発明は勾配法ベクトル検出回路２の
前段に、時間フィルタ１を挿入することで構成される
（図１）、この時間フィルタ１の目的は、時間方向に帯
域制限を行うことにより、カメラの残像効果を電気的に
作り出し、フィールド間またはフレーム間における画像
レベルの同一勾配領域を拡大している。この目的を達成
するための構成例を図２に示す。図の場合はフィールド
メモリを４個３〜６を用いた時間方向５タップの例であ
る。k1〜k5はフィルタのタップ係数７〜11である。
詳細に説明する。本発明は勾配法ベクトル検出回路２の
前段に、時間フィルタ１を挿入することで構成される
（図１）、この時間フィルタ１の目的は、時間方向に帯
域制限を行うことにより、カメラの残像効果を電気的に
作り出し、フィールド間またはフレーム間における画像
レベルの同一勾配領域を拡大している。この目的を達成
するための構成例を図２に示す。図の場合はフィールド
メモリを４個３〜６を用いた時間方向５タップの例であ
る。k1〜k5はフィルタのタップ係数７〜11である。
【０００９】勾配法でベクトルを正確に検出するために
は、検出対象となるブロック内の勾配が各フィールドで
一致していることが必要である。図４(a) に示したよう
な画像においては勾配法を使えない。撮像管を用いたカ
メラにおいては、蓄積があるために、図４(b) のように
エッジ部分が勾配を持つ。実際のカメラには残像も存在
するために、エッジ部分の勾配がさらに緩やかになり、
勾配法の使える条件を満足する部分が多くなる。いいか
えれば勾配法はカメラの蓄積と残像効果を利用して、ベ
クトルを検出していることになる。
は、検出対象となるブロック内の勾配が各フィールドで
一致していることが必要である。図４(a) に示したよう
な画像においては勾配法を使えない。撮像管を用いたカ
メラにおいては、蓄積があるために、図４(b) のように
エッジ部分が勾配を持つ。実際のカメラには残像も存在
するために、エッジ部分の勾配がさらに緩やかになり、
勾配法の使える条件を満足する部分が多くなる。いいか
えれば勾配法はカメラの蓄積と残像効果を利用して、ベ
クトルを検出していることになる。
【００１０】カメラの残像効果は、前のフィールドの画
像データの一部が後のフィールドに加算されるが、後の
フィールドの画像が前のフィールドに影響を与えること
はない。また、ＣＣＤ（電荷結合デバイス）を用いたカ
メラでは残像が非常に少なく、さらに、シャッタを入れ
た時、蓄積効果も小さくなる。このような場合、カメラ
の蓄積または残像の程度により本発明の時間フィルタの
特性を調整することによって、電気的に蓄積または残像
を作り出すことができる。
像データの一部が後のフィールドに加算されるが、後の
フィールドの画像が前のフィールドに影響を与えること
はない。また、ＣＣＤ（電荷結合デバイス）を用いたカ
メラでは残像が非常に少なく、さらに、シャッタを入れ
た時、蓄積効果も小さくなる。このような場合、カメラ
の蓄積または残像の程度により本発明の時間フィルタの
特性を調整することによって、電気的に蓄積または残像
を作り出すことができる。
【００１１】前述の目的を達成するための係数k1〜k5の
決め方について説明する。撮像管を利用したカメラにお
いては時間的に前の映像が残像となって残る。この場合
は時間的に後の映像を電気的に加算することによって残
像を対象とする画像につけることができる。また、ＣＣ
Ｄカメラなど残像のきわめて少ない場合は、時間的に前
後の残像をつけることができる。残像をつけるために
は、前のフィールドと後のフィールドを現在のフィール
ドに加算すればよい。その加算量からk1〜k5の関係を求
めることができる。
決め方について説明する。撮像管を利用したカメラにお
いては時間的に前の映像が残像となって残る。この場合
は時間的に後の映像を電気的に加算することによって残
像を対象とする画像につけることができる。また、ＣＣ
Ｄカメラなど残像のきわめて少ない場合は、時間的に前
後の残像をつけることができる。残像をつけるために
は、前のフィールドと後のフィールドを現在のフィール
ドに加算すればよい。その加算量からk1〜k5の関係を求
めることができる。
【００１２】１例として、撮像管を使用したカメラの映
像信号の場合を考える。１フィールド前の蓄積は存在す
るから、前後で対称にするために１フィールド後の画像
を加算する。加算する場合の係数を1/2 とする。１フィ
ールド前と２フィールド前の残像はすでにカメラでつけ
られていると仮定して、残像については１フィールド後
と２フィールド後の画像を加算するようにフィルタを構
成する。加算する係数を、１フィールド後を1/8 、２フ
ィールド後を1/64とする。このときの係数は次のように
なる。 k1＝1/64, k2＝5/8, k3＝１，k4＝０，k5＝０ ここでk2＝5/8 となるのは、蓄積による係数1/2 と残像
による係数1/8 が加算されるからである。
像信号の場合を考える。１フィールド前の蓄積は存在す
るから、前後で対称にするために１フィールド後の画像
を加算する。加算する場合の係数を1/2 とする。１フィ
ールド前と２フィールド前の残像はすでにカメラでつけ
られていると仮定して、残像については１フィールド後
と２フィールド後の画像を加算するようにフィルタを構
成する。加算する係数を、１フィールド後を1/8 、２フ
ィールド後を1/64とする。このときの係数は次のように
なる。 k1＝1/64, k2＝5/8, k3＝１，k4＝０，k5＝０ ここでk2＝5/8 となるのは、蓄積による係数1/2 と残像
による係数1/8 が加算されるからである。
【００１３】以上本発明の実施例のほんの１例について
説明してきたが、本発明はこれに限定されることなく、
特許請求の範囲に記載した要旨内で各種の変形、変更の
可能なことは自明であろう。例えば動きベクトルの検出
はフレーム間差でもよく、かかる時はフィールドメモリ
に代えてフレームメモリを使用する。
説明してきたが、本発明はこれに限定されることなく、
特許請求の範囲に記載した要旨内で各種の変形、変更の
可能なことは自明であろう。例えば動きベクトルの検出
はフレーム間差でもよく、かかる時はフィールドメモリ
に代えてフレームメモリを使用する。
【００１４】
【発明の効果】本発明装置によれば、入力画像信号に電
気的につくった残像を付加し、時間方向に等価的にＬＰ
Ｆ（低域通過フィルタ）処理をしたと同等になるので、
フィールドまたはフレーム間で画像勾配が同一である領
域が拡大されて勾配法による動きベクトルの検出精度が
向上する。
気的につくった残像を付加し、時間方向に等価的にＬＰ
Ｆ（低域通過フィルタ）処理をしたと同等になるので、
フィールドまたはフレーム間で画像勾配が同一である領
域が拡大されて勾配法による動きベクトルの検出精度が
向上する。
【図１】本発明検出装置の原理的構成を示す。
【図２】実施例の構成図を示す。
【図３】勾配法の原理を説明するための図を示す。
【図４】(a) カメラに入ってくる光の信号のエッジの空
間位置をフィールド間隔で示す。 (b) カメラの出力信号波形を示す。 (c) 空間方向にＬＰＦをかけた結果の信号波形を示す。 (d) 時間方向にＬＰＦをかけた結果の信号波形を示す。
間位置をフィールド間隔で示す。 (b) カメラの出力信号波形を示す。 (c) 空間方向にＬＰＦをかけた結果の信号波形を示す。 (d) 時間方向にＬＰＦをかけた結果の信号波形を示す。
１ 時間方向低域通過フィルタ ２ 勾配法による動きベクトル検出 ３〜６ フィールドメモリ ７〜１１ 係数器 １２ 累算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 熊田 純二 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本 放送協会放送技術研究所内 (72)発明者 野尻 裕司 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本 放送協会放送技術研究所内 (72)発明者 鈴木 正一 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本 放送協会放送技術研究所内 (72)発明者 小幡 伊和男 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本 放送協会放送技術研究所内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H04N 7/24 - 7/68 G06T 7/20
Claims (2)
- 【請求項１】 テレビジョン画像を複数のブロックに分
割する手段と、前記テレビジョン画像のフィールドまた
はフレーム間差信号を用いて前記各ブロック毎にそれを
代表する画像の動きベクトルを勾配法により検出する手
段を有する動きベクトル検出装置において、前記複数の
ブロックに分割する手段に前置して、前記テレビジョン
画像信号を時間軸方向に帯域制限して動きベクトルを求
めるための勾配範囲を拡大する時間フィルタを設けたこ
とを特徴とする動きベクトル検出装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の動きベクトル検出装置に
おいて、前記勾配範囲を拡大する時間フィルタが、前記
テレビジョン画像信号の入力される縦続接続された複数
のフィールドまたはフレームメモリと、前記テレビジョ
ン画像信号および各前記フィールドまたはフレームメモ
リの出力信号にそれぞれ所定の係数を乗じて加算した信
号をその出力信号とする累算器とからなることを特徴と
する動きベクトル検出装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20117091A JP2898798B2 (ja) | 1991-07-17 | 1991-07-17 | 勾配法による動きベクトル検出装置 |
| EP97110945A EP0806866B1 (en) | 1991-05-23 | 1992-05-22 | Evaluation apparatus and method usable in motion vector detecting apparatus |
| PCT/JP1992/000659 WO1992021210A1 (en) | 1991-05-23 | 1992-05-22 | Method for detecting moving vector and apparatus therefor, and system for processing image signal using the apparatus |
| DE69230115T DE69230115T2 (de) | 1991-05-23 | 1992-05-22 | Auswertungsvorrichtung und Methode verwendbar für ein Gerät zur Detektion von Bewegungsvektoren |
| EP92910679A EP0540762B1 (en) | 1991-05-23 | 1992-05-22 | Method for detecting moving vector and apparatus therefor, and system for processing image signal using the apparatus |
| DE69229705T DE69229705T2 (de) | 1991-05-23 | 1992-05-22 | Verfahren zur erkennung eines bewegungsvektors und vorrichtung dafür und system zur verarbeitung eines bildsignals mit dieser vorrichtung |
| US07/971,922 US5436674A (en) | 1991-05-23 | 1992-05-22 | Method of detecting motion vector, apparatus therefor, and picture signal processing system utilizing the apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20117091A JP2898798B2 (ja) | 1991-07-17 | 1991-07-17 | 勾配法による動きベクトル検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0530495A JPH0530495A (ja) | 1993-02-05 |
| JP2898798B2 true JP2898798B2 (ja) | 1999-06-02 |
Family
ID=16436526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20117091A Expired - Lifetime JP2898798B2 (ja) | 1991-05-23 | 1991-07-17 | 勾配法による動きベクトル検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2898798B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5974159A (en) * | 1996-03-29 | 1999-10-26 | Sarnoff Corporation | Method and apparatus for assessing the visibility of differences between two image sequences |
| JP3753362B2 (ja) * | 2000-02-28 | 2006-03-08 | Ｋｄｄｉ株式会社 | 道路領域検出装置 |
| WO2004097777A1 (ja) * | 2003-04-28 | 2004-11-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 階調表示装置 |
| CN100421134C (zh) * | 2003-04-28 | 2008-09-24 | 松下电器产业株式会社 | 灰度显示装置 |
| JP5885384B2 (ja) * | 2010-11-12 | 2016-03-15 | 株式会社日立国際電気 | 画像処理装置 |
-
1991
- 1991-07-17 JP JP20117091A patent/JP2898798B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0530495A (ja) | 1993-02-05 |
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