JP3189292B2 - 走査線補間装置 - Google Patents

走査線補間装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インタレース走査され
た画像をノンインタレース走査に変換する走査線補間装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】画像の動きベクトルを検出し、その値に
応じて1フィールド前の画像情報を移動させ、走査線を
補間する装置として、例えば、特開平1−108886
公報に示されるようなものがある。
【0003】図3は従来の走査線補間装置の概略図であ
る。31は2:1インタレース走査の画像情報、32〜
34はフィールドメモリ、35は動き検出回路、36は
混合回路、37、38は時間圧縮回路、39は切り換え
回路、40はノンインタレース走査の画像情報、41は
動きベクトル検出回路、42は位置移動回路である。
【0004】入力端子31に2:1インタレース走査さ
れた画像情報が供給されると、フィールドメモリ32か
らは後フィールドの画像情報が、フィールドメモリ33
からは現フィールドの画像情報が、フィールドメモリ3
4からは前フィールドの画像情報が出力される。前フィ
ールドと後フィールドの画像情報は動きベクトル検出回
路31に入力され、1フレーム間の動きベクトルが検出
される。検出された動きベクトルは位置移動回路42
入力され、前フィールドの画像情報が動きベクトルの1
/2移動される。
【0005】一方、前フィールドと後フィールドの画像
情報は動き検出回路35にも入力され、前フィールドと
後フィールドの輝度差の絶対値によって、画素単位の動
きが検出される。
【0006】位置移動回路42の出力と前フィールドの
画像情報は混合回路36に入力され、両者を混合した信
号が出力される。そのとき、混合回路36は、動き検出
回路35の出力に応じて混合比を変化させる。
【0007】さらに、混合回路36には現フィールドの
画像情報も入力され、動きベクトル検出回路41で動き
ベクトルが検出できない場合には、現フィールドの画像
情報だけで現フィールドの走査線間を補間した信号が出
力される。
【0008】現フィールドの画像情報と混合回路36の
出力は、それぞれ時間圧縮回路37、38に入力され、
時間軸上で1/2に圧縮される。その後、切り換え回路
39が1水平期間毎に時間圧縮回路37、38の出力を
切り換えて出力し、ノンインタレース走査の画像情報4
0が得られる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成では前フィールドと後フィールドの1フレー
ム間だけで動きベクトルを検出するため、前フィールド
と現フィールドの間でシーンチェンジがあった場合には
検出された動きベクトルが無効となり、動き補償するこ
とができない。現フィールドと後フィールドの間でシー
ンチェンジした場合も同様である。よって、シーンチェ
ンジが発生した場合には2フィールドが動き補償できな
くなる。このような場合にはフィールド内補間しなけれ
ばならないため、動き補償した画像に比べて解像度が低
くなる。
【0010】本発明では、上記の課題を解決するため、
前フレーム間と後フレーム間の両方で動きベクトルを検
出する。よって、上記のようにシーンチェンジが発生し
た場合でも、2つの動きベクトルから有効な動きベクト
ル選択して、動き補償することができる。また、絵柄に
よっては動きベクトルが正確に検出できない場合がある
が、不正確な動きベクトルを用いて間違った動き補償す
ると画質が劣化するので、求められた動きベクトルが有
効であるか無効であるかを判定し、無効である場合には
フィールド内補間を行い、画質劣化を防ぐ。
【0011】以上のように、本発明は、前フレーム間と
後フレーム間の動きベクトルを検出することにより、シ
ーンチェンジが発生した場合でも動き補償を行って解像
度の低下を防ぎ、検出された動きベクトルが無効である
場合にはフィールド内補間することによって、画質の劣
化がない走査線補間装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明の走査線補間装置は、現フィールドと1フレ
ーム前後の画像情報からそれぞれ前フレーム間、後フレ
ーム間の動きベクトルを求める動きベクトル検出回路
と、前フレーム間の動きベクトルと後フレーム間の動き
ベクトルのどちらを使用したほうが、より前記現フィー
ルドとの相関が高いかの判定と、求めた前記相関が所定
の閾値より高いかの判定を画素毎に行う判定回路と、上
記判定回路で2つの動きベクトルのどちらが現フィール
ドとの相関が高いと判定されたかによって、前フィール
ドの画像情報を前フレーム間の動きベクトルの1/2移
動させた信号と後フィールドの画像信号を後フレーム間
の動きベクトルの1/2移動させた信号を切り換えて出
力する第1の切り換え回路と、現フィールドの走査線間
に上記切り換え回路の出力を補間することによってノン
インタレース信号に変換するフィールド間補間回路と、
現フィールドの画像信号だけで現フィールドの走査線間
の補間を行ってノンインタレース信号に変換するフィー
ルド内補間回路と、前記所定の閾値より求めた判定に基
づいて、前記フィールド間補間回路が出力するノンイン
タレース信号またはフィールド内補間回路が出力するノ
ンインタレース信号を選択するものであって前記相関
が高いと判定された場合には前記フィールド間補間回路
が出力するノンインタレース信号を選択し、前記相関が
低いと判定された場合には前記フィールド内補間回路が
出力するノンインタレース信号を選択する第2の切り換
え回路とを設けている。
【0013】
【作用】この構成により本発明は、前フィールドと現フ
ィールドの間または現フィールドと後フィールドの間で
シーンチェンジが発生した場合でも、必ず前フレーム間
あるいは後フレーム間で動きベクトルが検出できるた
め、前フィールドまたは後フィールドの画像情報を用い
て動き補償ができ、その結果、垂直解像度の高い画像が
得られる。また、動きベクトルが正確に検出できない場
合には、検出された動きベクトルを用いて動き補償する
と画質が劣化するので、フィールド内補間して画質劣化
を防ぐ。
【0014】
【実施例】図1は、本発明の一実施例における走査線補
間装置のブロック結線図であり、1は2:1インタレー
スの画像情報、2〜5はフィールドメモリ、6、7は
きベクトルを検出する動きベクトル検出回路、8は後フ
ィールドの画像情報を後フレーム間の動きベクトルの1
/2移動する移動回路、9は前フィールドの画像情報を
前フレーム間の動きベクトルの1/2移動する移動回路
である。10は2つの動きベクトルのうち、どちらの動
きベクトルが有効であるかの判定と、検出された動きベ
クトルが有効であるか無効であるかの判定を画素毎に行
なう判定回路、11、12は判定回路10の結果に基づ
き信号切り替えを行なう切り換え回路、13はフィール
ド間補間回路、14はフィールド内補間回路、15はノ
ンインタレースの画像信号である。
【0015】以下、図1の走査線補間装置の動作につい
て説明する。入力端子1には2:1インタレースの画像
情報が供給され、フィールドメモリ2からは後フィール
ドの画像情報が、フィールドメモリ3からは現フィール
ドの画像情報が、フィールドメモリ4からは前フィール
ドの画像情報が、フィールドメモリ5からは前々フィー
ルドの画像情報が出力される。
【0016】現フィールドの画像情報と前々フィールド
の画像情報は、動きベクトル検出回路7に入力され、前
フレーム間の動きベクトルが検出される。前フレーム間
の動きベクトルと前フィールドの画像情報は移動回路9
に入力され、前フィールドの画像情報が前フレーム間の
動きベクトルの1/2移動される。
【0017】同様に、入力端子1に供給される後々フィ
ールドの画像情報と、現フィールドの画像情報は動きベ
クトル検出回路6に入力され、後フレーム間の動きベク
トルが検出される。後フレーム間の動きベクトルと後フ
ィールドの画像情報は、移動回路8に入力され、後フィ
ールドの画像情報が後フレーム間の動きベクトルの1/
2移動される。
【0018】ただし、画像情報の移動は画素単位で行う
必要があるので、移動回路8、9は、それぞれ動きベク
トル検出回路6、7の検出結果を1/2して、小数点第
一位を四捨五入した値で後フィールド、前フィールドの
画像情報を移動させる。しかし、移動回路8、9は、そ
れぞれ後フィールド、前フィールドの画像情報だけで走
査線間をフィールド内補間し、さらに水平方向の画素間
を補間し、垂直、水平ともに2倍に拡大した画像情報を
後フレーム間、前フレーム間の動きベクトルで移動させ
るものでも良い。
【0019】前々フィールド、現フィールド、後々フィ
ールドの画像信号、並びに前フレーム間と後フレーム間
の動きベクトルは、判定回路10に入力され、2つの動
きベクトルのうち、どちらの動きベクトルが有効である
かの判定と、検出された動きベクトルが有効であるか無
効であるかの判定が画素毎にされる。
【0020】すなわち、判定回路10は、前フレーム間
の動きベクトルで前々フィールドの画像情報を移動させ
た信号と現フィールドの画像情報との相関、及び後フレ
ーム間の動きベクトルで後々フィールドの画像情報を移
動させた信号と現フィールドの画像情報との相関を比較
し、相関の高い方の動きベクトルが有効であると判定す
る。また、相関が閾値より低い場合には求められた動き
ベクトルが無効であると判定する。
【0021】有効な動きベクトルを用いて動き補償する
ために、切り換え回路11は、上記判定回路10でどち
らの動きベクトルが有効と判定されたかによって、前フ
ィールドの画像情報を移動させた信号と後フィールドの
画像情報を移動させた画像情報を切り換えて出力する。
【0022】切り換え回路11の出力と現フィールドの
画像情報は、フィールド間補間回路13に入力され、現
フィールドの走査線間に切り換え回路11の出力信号を
補間することによって、ノンインタレース信号に変換さ
れる。
【0023】また、現フィールドの画像情報はフィール
ド内補間回路14にも入力され、現フィールドの画像情
報だけで現フィールドの走査線間の補間を行ったノンイ
ンタレース信号が出力される。すなわち、フィールド内
補間回路14は、現フィールドの画像情報に補間フィル
タをかけて走査線を補間し、ノンインタレース信号に変
換する。
【0024】動きベクトルが正確に求められた場合に
は、動き補償することによって解像度の高い画像が得ら
れるが、不正確な動きベクトルで動き補償すると画質が
劣化する。よって、求められた動きベクトルが上記判定
回路10で無効と判定された場合には、フィールド内補
間する必要がある。
【0025】そこで、切り換え回路12は、上記判定回
路10で動きベクトルが有効と判定された場合には上記
フィールド間補間回路13の出力を、動きベクトルが無
効と判定された場合には上記フィールド内補間回路14
の出力を切り換えて出力する。
【0026】このようにして、切り換え回路12からは
解像度が高く、画質劣化のないノンインタレース信号が
得られる。
【0027】以上が本実施例における動作の流れであ
る。次に、判定回路10のさらに詳細な動作について説
明する。
【0028】図2は判定回路10の構成であり、20、
21は移動回路、22、23は減算器、24、25は絶
対値回路、26は比較回路、27は評価回路である。
【0029】まず、2つの動きベクトルのどちらが有効
かを判定する方法について説明する。前フレーム間の動
きベクトルで前々フィールドの画像情報を移動させた信
号と現フィールドの相関、及び後フレーム間の動きベク
トルで後々フィールドの画像情報を移動させた信号と現
フィールドの相関を比較すると、相関の高い方の動きベ
クトルが有効であると判定できる。
【0030】そこで、前々フィールドの画像情報を前フ
レーム間の動きベクトルに応じて移動回路21で移動し
た信号と現フィールドの画像情報の差分を減算器23で
求め、絶対値回路25で減算器23の出力の絶対値をと
る。
【0031】同様に、後々フィールドの画像情報を後フ
レーム間の動きベクトルに応じて移動回路20で移動し
た信号と現フィールドの画像情報の差分を減算器22で
求め、絶対値回路24で減算器22の出力の絶対値をと
る。
【0032】絶対値回路24、25の出力の値は、小さ
いほど動きベクトルが有効であることを示している。し
たがって、比較回路26で絶対値回路24と25の出力
を比較し、どちらの値が小さいかによって有効な動きベ
クトルを判定する。
【0033】次に、求められた動きベクトルが有効か無
効かを判定する方法について説明する。上記のように、
絶対値回路24と25の出力は動きベクトルの有効性を
示しているので、絶対値回路のそれぞれの出力を評価回
路27で閾値と比較し、閾値を越えている場合には動き
ベクトルが無効であり、閾値を越えていない場合には動
きベクトルが有効であると判定する。
【0034】ただし、上記の判定は、補間する画素の上
または下の画素だけで行っても、補間する画素の上下の
両方の画素、あるいは図4のように補間する画素、すな
わち着目している画素xの周りの画素a〜fで行っても
良い。
【0035】
【発明の効果】以上のように、本発明では、前フレーム
間の動きベクトルと後フレーム間の動きベクトルを検出
するので、シーンチェンジが発生した場合でも動き補償
を行ってフィールド間補間することにより解像度の高い
画像が得られ、仮に検出された動きベクトルが正しくな
い場合でもフィールド内補間して画質を劣化させること
がない走査線補間装置を実現する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における走査線補間装置のブ
ロック結線図
【図2】同実施例における走査線補間装置の要部である
判定回路のブロック結線図
【図3】従来の走査線補間装置のブロック結線図
【図4】図2における判定回路の概念図
【符号の説明】
1 2:1インタレース信号 2〜5 フィールドメモリ 6、7 動きベクトル検出回路 8、9 移動回路 10 判定回路 11、12 切り換え回路 13 フィールド間補間回路 14 フィールド内補間回路 15 ノンインタレース信号 20、21 移動回路 22、23 減算器 24、25 絶対値回路 26 比較回路 27 評価回路 31 2:1インタレース信号 32〜34 フィールドメモリ 35 動き検出回路 36 混合回路 37、38 時間圧縮回路 39 切り換え回路 40 ノンインタレース信号 41 動きベクトル検出回路 42 位置移動回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 7/01

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 現フィールドと1フレーム前後の画像情
    報からそれぞれ前フレーム間、後フレーム間の動きベク
    トルを求める動きベクトル検出回路と、前フレーム間の
    動きベクトルと後フレーム間の動きベクトルのどちらを
    使用したほうが、より前記現フィールドとの相関が高い
    かの判定と、求めた前記相関が所定の閾値より高いかの
    判定を画素毎に行う判定回路と、上記判定回路で2つの
    動きベクトルのどちらが現フィールドとの相関が高いと
    判定されたかによって、前フィールドの画像情報を前フ
    レーム間の動きベクトルの1/2移動させた信号と後フ
    ィールドの画像信号を後フレーム間の動きベクトルの1
    /2移動させた信号を切り換えて出力する第1の切り換
    え回路と、現フィールドの走査線間に上記切り換え回路
    の出力を補間することによってノンインタレース信号に
    変換するフィールド間補間回路と、現フィールドの画像
    信号だけで現フィールドの走査線間の補間を行ってノン
    インタレース信号に変換するフィールド内補間回路と、前記所定の閾値より求めた判定に基づいて、前記フィー
    ルド間補間回路が出力するノンインタレース信号または
    フィールド内補間回路が出力するノンインタレース信号
    を選択するものであって前記相関が高いと判定された場合には前記フィールド間
    補間回路が出力するノンインタレース信号を選択し、前
    記相関が低いと判定された場合には前記フィールド内補
    間回路が出力するノンインタレース信号を選択する第2
    の切り換え回路とを具備する走査線補間装置
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