JP5049080B2 - フレーム補間装置、フレーム補間プログラム、フレーム補間方法および携帯端末 - Google Patents
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すなわち、本発明の一態様によれば、本発明のフレーム補間装置は、入力判定手段、補間画像生成手段、動きベクトル算出手段、ベクトルメモリおよびスケール手段を備え、動画像を構成する2つの画像フレームの間に仮想フレームを作成するフレーム補間装置である。前記入力判定手段は、入力された画像フレームの画像間隔に応じて、前記補間画像生成手段の画像生成制御および前記スケール手段へのベクトル拡縮指示を行なう。前記スケール手段は、前記拡縮指示に応じてベクトルメモリから読み出したベクトルを拡縮し、予測ベクトルとして前記動きベクトル算出手段へ出力する。前記動きベクトル算出手段は、前記スケール手段より入力された予測ベクトルと入力された画像フレームとに基づいて、動きベクトルを算出して前記ベクトルメモリおよび前記補間画像生成手段へ出力する。前記補間画像生成手段は、前記入力判定手段による動作指示に従って、前記動きベクトル算出手段より入力された動きベクトルと入力された画像フレームとに基づいて、補間画像フレームを生成する。
また、本発明の一態様によれば、本発明のフレーム補間プログラムは、動画像を構成する2つの画像フレームの間に仮想フレームを作成するフレーム補間装置のコンピュータを、n番目の画像フレームの入力に基づいて、前記n番目の画像フレームの入力時刻および表示時刻を含む画像情報をテーブルメモリに格納し、前記テーブルメモリに格納されたn番目の画像フレーム、前記n番目の画像フレームの1つ前に入力されたn−1番目の画像フレームおよび前記n−1番目の画像フレームの1つ前に入力されたn−2番目の画像フレームの各入力時刻から、前記n−2番目の画像フレームが入力されてから前記n−1番目の画像フレームが入力されるまでの第1の入力間隔に対する前記n−1番目の画像フレームが入力されてから前記n番目の画像フレームが入力されるまでの第2の入力間隔の比を示すスケール値を算出するとともに、前記n−1番目の画像フレームの入力時刻から現在時刻までの時間が所定時間を超えても前記n番目の画像フレームが入力されない場合に、前記仮想フレームの作成を停止させるための補間処理停止信号を出力する入力判定手段、前記入力判定手段によって算出されたスケール値およびベクトルメモリから読み出した前記n−2番目の画像フレームから前記n−1番目の画像フレームへの動きベクトルに基づいて、予測ベクトルを算出するスケール手段、前記入力されたn番目の画像フレーム、n−1番目の画像フレームおよび前記スケール手段によって算出された予測ベクトルに基づいて、前記n−1番目の画像フレームと前記入力されたn番目の画像フレームとの間に補間する仮想フレームを作成するための動きベクトルを算出する動きベクトル算出手段、前記動きベクトル算出手段によって算出された動きベクトルに基づいて、前記n−1番目の画像フレームと前記入力されたn番目の画像フレームとの間に補間する仮想フレームを作成し、前記入力判定手段によって出力された補間処理停止信号を受信した場合は、前記仮想フレームを作成しない補間画像生成手段として機能させるためのフレーム補間プログラムである。
また、本発明の一態様によれば、本発明の端末は、上述のフレーム補間プログラムまたはフレーム補間方法を実行することを特徴とする。
まず、第1の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の第1の実施の形態にかかるフレーム補間装置の基本構成を示す図である。
本発明の第1の実施の形態にかかるフレーム補間装置は、入力される画像フレームの入力時刻と表示時刻とを監視する入力判定部11を備え、入力される画像フレームを監視する。入力判定部11は、過去にベクトル算出に用いた画像フレームの表示時刻の間隔である表示間隔T1を保持し、次の補間画像フレームの生成対象である2枚の入力画像フレームの表示間隔T2に合わせて、算出済のベクトルVをT2/T1倍するよう、スケール部13へ拡縮を指示する。同時に、入力判定部11は、入力判定部11への画像フレームの入力時刻の間隔である入力間隔に応じて、補間画像生成部15の画像補間処理のオンオフを制御する。具体的には、入力間隔が所定時間を超えた場合に、補間画像生成部15の補間画像フレームの生成を停止させ、所定時間内のときのみ補間画像生成部15を動作させる。いずれの場合でも、前述のベクトル拡縮は指示し、動きベクトル算出部14は動作を継続させる。
入力判定部11は、n番目の画像フレームの入力に基づいて、前記n番目の画像フレームの入力時刻および表示時刻を含む画像情報を、入力画像管理テーブルとしてテーブルメモリに格納する。
図2に示した入力画像管理テーブルは、入力された画像フレームを識別するための画像番号フィールド、入力された時刻を示す入力時刻フィールド、および表示すべき時刻を示す表示時刻フィールドで構成され、画像フレームが入力される度に、各フィールドに情報を格納する。画像番号フィールドは、入力される画像フレームに通し番号を振って格納しても良いし、標準的な動画像符号化方式であるMPEG(Motion Picture Expert Group)等の符号化データに付加される画像フレームの識別番号でも良い。入力時刻フィールドは、入力判定部11に画像フレームが入力された時刻を格納する。また、表示時刻フィールドは、画像フレームをLCD等のモニターである表示部に表示すべき時刻を格納するフィールドであり、例えばMPEGにおけるPTS(Presentation Time Stamp)等を格納する。
さらに、入力判定部11は、前記テーブルメモリに格納されたn番目の画像フレーム、前記n番目の画像フレームの1つ前に入力されたn−1番目の画像フレームおよび前記n−1番目の画像フレームの1つ前に入力されたn−2番目の画像フレームの各入力時刻から、前記n−2番目の画像フレームが入力されてから前記n−1番目の画像フレームが入力されるまでの第1の入力間隔に対する前記n−1番目の画像フレームが入力されてから前記n番目の画像フレームが入力されるまでの第2の入力間隔の比を示すスケール値を算出する。また、入力判定部11は、前記n−1番目の画像フレームの入力時刻から所定時間が経過した場合に、前記仮想フレームの作成を停止させるための補間処理停止信号を出力する。すなわち、入力判定部101は、画像フレームの入力間隔が所定時間を超えたと判断した場合には、補間画像生成部105の動作を停止するよう制御する。これによって、本補間画像生成処理として、一定時間に補間画像フレームの生成が行なえないと判断した場合には補間画像フレームの出力を行なわないが、それに続く新たな画像フレームの入力に対しては、前述のスケーリング処理を含め動きベクトル算出処理を継続しておくことで、速やかに補間処理が続行できるという効果が得られる。
図3は、画像フレームの入力時刻と入力間隔との関係を示す図である。
さらに入力判定部11は、1つ過去の画像フレーム32の画像番号n−1の入力時刻
レームが、画像番号nのみであるならば、入力される画像フレームをそのまま使用すれば良いし、過去の画像フレームを利用するならば、内部で1画像フレーム分以上を保持するフレームメモリを搭載し、ここに保持して利用すれば良い。
入力判定部11は、まず、ステップS41において、画像フレームの入力があったか否かを判断する。
スケール部13は、まず、ステップS51において、入力判定部11からスケール値Snの入力があったか否かを判断する。
他方、スケール値Snの入力があったと判断された場合(ステップS51:Y)は、ステップS52において、ベクトルメモリ12からベクトルメモリ12に格納されているベクトルを読み出し、ステップS53において、ステップS52で読み出したベクトルにステップS51入力されたスケール値Snを乗算することにより拡縮する。
て動きベクトル算出部14へ出力し、ステップS51に戻ってスケール処理を繰り返す。
図6は、本発明の第1の実施の形態における動きベクトル算出部14が実行する動きベクトル算出処理の流れを示すフローチャートである。
画像フレームおよび予測ベクトルの入力がなかったと判断された場合(ステップS61:N)は、ステップS61に戻って動きベクトル算出処理を繰り返す。
補間画像生成部15は、まず、ステップS71において、入力判定部11から出力された(図4のステップS46参照)補間処理停止信号を受信したか否かを判断し、補間処理停止信号を受信していないと判断された場合(ステップS71:N)は、ステップS73に進む。
他方、画像フレームおよび動きベクトルの入力があったと判断された場合(ステップS73:Y)は、ステップS74において、補間処理の停止状態であるか否かを判断し、停止状態であると判断された場合(ステップS74:Y)は、ステップS75において、補間処理の停止状態を解除して、ステップS78に進む。
本発明の第2の実施の形態は、例えば液晶パネル等の表示デバイスでの表示フレームレートに比べて、動画像自体のフレームレートがより低速な場合を想定している。
図8に示した関係は、例えばワンセグ放送のような、低速なフレームレートでデコード生成される動画像と、その動画像を表示する表示デバイス側のフレームレートの関係を示している。前述の通り、とりわけ携帯端末においては、サービスにおけるフレームレートの最大値のみが規定され、実際のフレームレートや、画像フレームと画像フレームの間隔はエンコーダの自由とされることがある。図8に示した例はそのようなケースである。
例えば、動画像の基準フレームレートが15fpsの場合、画像フレームの入力に揺らぎがなければ、Tnは約66ms(これを標準フレーム間隔Tstdとする。)となる。実際には、Tnは揺らぐため、図9に示したように、スケール値Snは1もしくは1.5となる。第1の実施の形態で説明した、算出される補間用の動きベクトルは、ちょうど真中の補間画像フレームの生成であったため1/2倍としたが、本第2の実施の形態では、補間画像フレームのポジションに応じて、1/3倍もしくは2/3倍して、補間画像生成部15に送られる。また、入力判定部11から補間画像生成部15への指示は、第1の実施の形態のような補間処理のオンオフだけでなく、入力画像フレームの通過停止も行なう。例えば、時刻
本発明の第3の実施の形態は、一定時間画像フレームが入力されない場合に、外挿補間に切り替えて補間画像フレームを作成する例である。
図10において、図1を用いて説明した第1の実施の形態にかかるフレーム補間装置の基本構成と同様の基本構成については、同一の符号を付し、説明を一部省略している。
動きベクトル算出部104は、通常は第1の実施の形態の動きベクトル算出部14と同様、2枚の画像フレームからベクトル探索を行なうが、入力判定部101からの制御信号によって外挿補間モードで動作している場合、過去の画像フレームは1枚しかないため、過去に求めた予測ベクトルまたは動きベクトルをベクトルメモリ12に保持しておき、これを上記スケール値Snでスケーリングし、これを補間画像生成部105に出力する。
入力判定部101は、まず、第1の実施の形態と同様、ステップS41において、画像フレームの入力があったか否かを判断し、画像フレームの入力があったと判断された場合(ステップS41:Y)は、ステップS42において、入力された画像フレームの画像情
報をテーブルメモリに格納し、ステップS43において、画像間隔Tn、Tn-1を算出する。
動きベクトル算出部104は、まず、ステップS61において、スケール部13からの予測ベクトルの入力があったか否かを判断し、ステップS62において、画像フレームの入力があったか否かを判断する。
他方、予測ベクトルの入力があったと判断され(ステップS131:Y)、かつ、画像フレームの入力があったと判断された場合(ステップS132:Y)は、すなわち、第1の実施の形態において、画像フレームおよび予測ベクトルの入力があったと判断された場合(ステップS61:Y)と同様、ステップS62において、入力された画像フレームおよび予測ベクトルに基づいて、仮想フレームを作成するためのブロック単位の動きベクトルを算出し、ステップS63において、算出された動きベクトルと入力された画像フレームとを補間画像生成部15へ出力する。
画像フレームの入力はなかった場合(ステップS132:N)は、ステップS133において、外挿補間モードになっているか否か、すなわち、図12のステップS123で入力制御部101から制御信号の一形態としての外挿補間画像フレームの作成指示があったか否かを判断する。
補間画像生成部105は、まず、ステップS141において、入力判定部101からの外挿補間モードの動作指示(制御信号)があったか否かを判断し、外挿補間モードの動作指示があったと判断された場合(ステップS141:Y)は、ステップS142において、外挿補間モードに状態遷移する。
12 ベクトルメモリ
13 スケール部
14 動きベクトル算出部
15 補間画像生成部
31 最新の画像フレーム
32 1つ過去の画像フレーム
33 さらに1つ過去の画像フレーム
101 入力判定部
104 動きベクトル算出部
105 補間画像生成部
Claims (10)
- 入力判定手段、補間画像生成手段、動きベクトル算出手段、ベクトルメモリおよびスケール手段を備え、動画像を構成する2つの画像フレームの間に仮想フレームを作成するフレーム補間装置において、
前記入力判定手段は、入力された画像フレームの画像間隔に応じて、前記補間画像生成手段の画像生成制御および前記スケール手段へのベクトル拡縮指示を行ない、
前記スケール手段は、前記拡縮指示に応じてベクトルメモリから読み出したベクトルを拡縮し、予測ベクトルとして前記動きベクトル算出手段へ出力し、
前記動きベクトル算出手段は、前記スケール算出手段より入力された予測ベクトルと入力された画像フレームとに基づいて、動きベクトルを算出して前記ベクトルメモリおよび前記補間画像生成手段へ出力し、
前記補間画像生成手段は、前記入力判定手段による動作指示に従って、前記動きベクトル算出手段より入力された動きベクトルと入力された画像フレームとに基づいて、補間画像フレームを生成する、
ことを特徴とするフレーム補間装置。 - 前記画像間隔は、前記入力された画像フレームの入力時刻間隔であり、
前記入力判定手段は、前記入力時刻間隔が所定時間を超えた場合に、前記補間画像生成手段に対して、補間画像フレームの生成処理の実行、停止および出力可否を判断する、
ことを特徴とする請求項1に記載のフレーム補間装置。 - 前記画像間隔は、前記入力された画像フレームの表示時刻間隔であり、
前記入力判定手段は、前記表示時刻間隔の長さに応じて、前記スケール手段へのベクトル拡縮指示を行なう、
ことを特徴とする請求項1に記載のフレーム補間装置。 - 動画像を構成する2つの画像フレームの間に仮想フレームを作成するフレーム補間装置において、
n番目の画像フレームの入力に基づいて、前記n番目の画像フレームの入力時刻および表示時刻を含む画像情報をテーブルメモリに格納し、前記テーブルメモリに格納されたn番目の画像フレーム、前記n番目の画像フレームの1つ前に入力されたn−1番目の画像フレームおよび前記n−1番目の画像フレームの1つ前に入力されたn−2番目の画像フレームの各入力時刻から、前記n−2番目の画像フレームが入力されてから前記n−1番目の画像フレームが入力されるまでの第1の入力間隔に対する前記n−1番目の画像フレームが入力されてから前記n番目の画像フレームが入力されるまでの第2の入力間隔の比を示すスケール値を算出するとともに、前記n−1番目の画像フレームの入力時刻から現在時刻までの時間が所定時間を超えても前記n番目の画像フレームが入力されない場合に、前記仮想フレームの作成を停止させるための補間処理停止信号を出力する入力判定手段と、
前記入力判定手段によって算出されたスケール値およびベクトルメモリから読み出した前記n−2番目の画像フレームから前記n−1番目の画像フレームへの動きベクトルに基づいて、予測ベクトルを算出するスケール手段と、
前記入力されたn番目の画像フレーム、n−1番目の画像フレームおよび前記スケール手段によって算出された予測ベクトルに基づいて、前記n−1番目の画像フレームと前記入力されたn番目の画像フレームとの間に補間する仮想フレームを作成するための動きベクトルを算出する動きベクトル算出手段と、
前記動きベクトル算出手段によって算出された動きベクトルに基づいて、前記n−1番目の画像フレームと前記入力されたn番目の画像フレームとの間に補間する仮想フレームを作成し、前記入力判定手段によって出力された補間処理停止信号を受信した場合は、前記仮想フレームを作成しない補間画像生成手段と、
を備えることを特徴とするフレーム補間装置。 - 前記補間画像生成手段は、前記入力されたn番目の画像フレームおよび前記作成された仮想フレームを表示部へ出力することを特徴とする請求項4に記載のフレーム補間装置。
- 動画像を構成する2つの画像フレームの間に仮想フレームを作成するフレーム補間装置のコンピュータを、
n番目の画像フレームの入力に基づいて、前記n番目の画像フレームの入力時刻および表示時刻を含む画像情報をテーブルメモリに格納し、前記テーブルメモリに格納されたn番目の画像フレーム、前記n番目の画像フレームの1つ前に入力されたn−1番目の画像フレームおよび前記n−1番目の画像フレームの1つ前に入力されたn−2番目の画像フレームの各入力時刻から、前記n−2番目の画像フレームが入力されてから前記n−1番目の画像フレームが入力されるまでの第1の入力間隔に対する前記n−1番目の画像フレームが入力されてから前記n番目の画像フレームが入力されるまでの第2の入力間隔の比を示すスケール値を算出するとともに、前記n−1番目の画像フレームの入力時刻から現在時刻までの時間が所定時間を超えても前記n番目の画像フレームが入力されない場合に、前記仮想フレームの作成を停止させるための補間処理停止信号を出力する入力判定手段、
前記入力判定手段によって算出されたスケール値およびベクトルメモリから読み出した前記n−2番目の画像フレームから前記n−1番目の画像フレームへの動きベクトルに基づいて、予測ベクトルを算出するスケール手段、
前記入力されたn番目の画像フレーム、n−1番目の画像フレームおよび前記スケール手段によって算出された予測ベクトルに基づいて、前記n−1番目の画像フレームと前記入力されたn番目の画像フレームとの間に補間する仮想フレームを作成するための動きベクトルを算出する動きベクトル算出手段、
前記動きベクトル算出手段によって算出された動きベクトルに基づいて、前記n−1番目の画像フレームと前記入力されたn番目の画像フレームとの間に補間する仮想フレームを作成し、前記入力判定手段によって出力された補間処理停止信号を受信した場合は、前記仮想フレームを作成しない補間画像生成手段、
として機能させるためのフレーム補間プログラム。 - 動画像を構成する2つの画像フレームの間に仮想フレームを作成するフレーム補間装置において実行されるフレーム補間方法であって、
n番目の画像フレームの入力に基づいて、前記n番目の画像フレームの入力時刻および表示時刻を含む画像情報をテーブルメモリに格納し、前記テーブルメモリに格納されたn番目の画像フレーム、前記n番目の画像フレームの1つ前に入力されたn−1番目の画像フレームおよび前記n−1番目の画像フレームの1つ前に入力されたn−2番目の画像フレームの各入力時刻から、前記n−2番目の画像フレームが入力されてから前記n−1番目の画像フレームが入力されるまでの第1の入力間隔に対する前記n−1番目の画像フレームが入力されてから前記n番目の画像フレームが入力されるまでの第2の入力間隔の比を示すスケール値を算出するとともに、前記n−1番目の画像フレームの入力時刻から現在時刻までの時間が所定時間を超えても前記n番目の画像フレームが入力されない場合に、前記仮想フレームの作成を停止させるための補間処理停止信号を出力し、
前記算出されたスケール値およびベクトルメモリから読み出した前記n−2番目の画像フレームから前記n−1番目の画像フレームへの動きベクトルに基づいて、予測ベクトルを算出し、
前記入力されたn番目の画像フレーム、n−1番目の画像フレームおよび前記算出された予測ベクトルに基づいて、前記n−1番目の画像フレームと前記入力されたn番目の画像フレームとの間に補間する仮想フレームを作成するための動きベクトルを算出し、
前記算出された動きベクトルに基づいて、前記n−1番目の画像フレームと前記入力されたn1番目の画像フレームとの間に補間する仮想フレームを作成し、前記出力された補間処理停止信号を受信した場合は、前記仮想フレームを作成しない、
ことを特徴とするフレーム補間方法。 - 請求項1乃至5の何れか1項に記載のフレーム補間装置を備えることを特徴とする端末。
- 請求項6に記載のフレーム補間プログラムを実行することを特徴とする端末。
- 請求項7に記載のフレーム補間方法を実行することを特徴とする端末。
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