JPH04196983A - 動き検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は動き検出装置に係り、特にテレビジョンカメ
ラなどにおいて被写体像の揺れを補正する動き補正装置
に適用するに好適な動き検出装置に関する。

［従来の技術］ 従来から、テレビジョンカメラによる撮像技術の分野に
おいてはカメラぶれによる被写体像の画面内の揺れを電
子的に補正するための揺れ補正装置が知られている。こ
の揺れ補正を行なうためには、先ず撮像画面内で被写体
像の動きの大きさや方向を検出する必要かあるが、この
ために用いられるのが動き検出装置である。第３図は例
えば、文献「画面ゆれ補正装置について」　（テレビジ
ョン学会技術報告Ｖｏｌ、　　１１　　Ｎｏ、　　３　
４’３ｒ−４８ページ　１９８９年５月刊）に示される
揺れ補正装置に適用される従来の動き検出装置のブロッ
ク図である。図において、（１）はレンズ（１ａ）によ
り被写体像を撮像素子（１ｂ）上に結像させ、レンズ（
１ａ）から得られた撮像信号を前置増幅器（１ｃ）を通
じて増幅し映像信号として出力するカメラ部、（２）は
カメラ部（１）から導出された映像信号をディジタル信
号に変換するＡ／Ｄ　（アナログ／ディジタル）変擬器
、（３）はＡ／Ｄ変挨変心器）からのディジタル映像信
号を書き込みおよび読み出しするメモリ、（４）はカメ
ラ部（１）からの映像信号から画面の動きの方向と大き
さを検出する動きベクトル検出回路、（５）は動きベク
トル検出回路（４）で検出した動き信号に応じてメモリ
（３）からのディジタル映像信号の読み出しアドレスを
制御するメモリ読み出し制御回路、（６）はメモリ（３
）から読み出された動き補正されたディジタル映像信号
の一部を拡大補間処理する補間回路、（７）は補間回路
（６）で得られた処理済のディジタル映像信号をアナロ
グ映像信号（ビデオ信号）に変換するＤ／Ａ　（ディジ
タル／アナログ）変換器である。

以上述べたような構成において、次にその動作を説明す
る。

被写体からの光像はカメラ部（１）においてレンズ（１
ａ）により撮像素子（１ｂ）の撮像面上に結像し、撮像
素子（１ｂ）により電気的な映像信号に変換される。こ
の信号は前置増幅器（１ｃ）により増幅されカメラ部（
１）からアナログ的な映像信号として導出される。カメ
ラ部（１）から出力された映像信号はＡ／Ｄ変換器（２
）により一定のサンプリング周波数でギイジタル信号に
変換されメモリ（３）に格納される。また、動きベクト
ル検出回路（４）は映像信号から時間的に連続する２フ
レ一ム間の相関からフレーム単位の動き（速度）を検出
する。メモリ読み出し制御回路（５）は動きベクトル検
出回路（４）により求めた動き量を基にしてメモリ（３
）の読み出しアドレスを移動変換しメモリ（３）に書き
込まれた画像信号の一部を読み出す。一部を読み出され
た画像信号は補間回路（６）により通常の大きさの画面
に戻すべく拡大補間されＤ／Ａ変換器（７）を通じてア
ナログ的な映像信号（ビデオ信号）に変換され出力され
る。

一方、第４図は第３図の構成における動きベクトル検出
回路（４）の内部構成を示すブロック図である。図にお
いて、（４１）はカメラ部（１）から出力されるアナロ
グの映像信号ａをディジタルの映像信号に変換するＡ／
Ｄ　（アナログ／ディジタル）変換器、（４２）、（４
５）はディジタル変換された映像信号のデータを確定す
るためのラッチ回路、（４３）は映像信号の画素の内の
代表点を収納し読み出す代表点メモリ、（４４）は代表
点メモリ（４３）からの映像信号のデータを確定するた
めのラッチ回路、（４６）はラッチ回路（４４）を通過
した代表点データｂとラッチ回路（４５）を通過した代
表点データＣの差の絶対値を算出する絶対値回路、（４
７）は絶対値回路（４６）の出力データｄを累積加算す
る累積加算テーブル、（４８）は累積加算テーブル（４
７）に累積加算されたデータを比較するテーブル値比較
回路である。

動きベクトル検出回路（４）は映像信号のフレーム間の
画像の動きを検出するために画面内の所定の領域におけ
るいくつかの画素、つまり代表点に着目し、これらの画
素の移動量から画像の動きベクトルを決定するという方
法をとっている。この動きベクトル検出回路（４）の動
作を第５図の説明図にしたがって説明する。ちなみに、
第５図は第４図の構成における処理において画像のブロ
ックと代表点との関係を示すものである。同図において
、（５１）は映像信号における１フイ一ルド画面、（５
３）は１フイ一ルド画面（５１）を所定個数に分けて得
られるブロック、（５４）は各ブロック（５３）毎にそ
の中央に設定さ゛れる代表点Ｒｉ、ｊ、（５５）は各ブ
ロック（５３）のそれぞれを構成する全画素Ｒ１−１，
ｊｌ〜Ｒｉ＋ｘ、ｊ＋ｙである。

さて、第４図の構成において、入力された映像信号ａは
Ａ／Ｄ変換器（４１）によりディジタル変換されるが、
その結果代表点Ｒｉ、ｊ　　（５４）となるブロック（
５３）内の所定の画素がラッチ回路（４２）を通じて代
表点メモリ（４３）に書き込まれる。代表点メモリ（４
３）に収納されたデータは１フレーム遅延されて読み出
されラッチ回路（４４）を経由して代表点データｂとし
て絶対値回路（４６）に入力される。一方、Ａ／Ｄ変換
器（４１）からの映像信号の代表点Ｒｉ、　　ｊ（５４
）に対応するデータはラッチ回路（４５）を経由して代
表点データＣとして絶対値回路（４６）に入力される。

すなわち、１フレームまえの代表点データｂと現フレー
ムの代表点データｄが絶対値回路（４６）に入力されそ
れぞれの差の絶対値が演算される。これらの演算は１フ
イ一ルド画面（５１）を構成するブロック（５３）毎に
行なわれ、絶対値回路（４６）の出力データｄは各ブロ
ック（５３）内の同一アドレスに対応するテーブルを有
する累積加算テーブル（４７）に次々に加算される。こ
の累積加算テーブル（４７）の加算結果がテーブル値比
較回路（４８）に入力されて、最終的に加算結果の値の
最小なアドレスを知ることによって１フレーム後の画像
の移動方向と量、即ち動きベクトル値がテーブル値比較
回路（４８）の出力ｅとして得られる。

即ち、代表点Ｒｉ、ｊと水平方向Ｘ１垂直方向ｙの位置
関係にある信号５ｉ＋）（、ｊ＋ｙとの差の絶対値を求
め、各代表点での同じく水平、垂直にそれぞれＸとｙの
関係にある点での差の絶対値を加算して累積加算テーブ
ルＤｘｙ　（４７）とする。このとき、Ｄｘｙは Ｄｘｙ−Σｌ　Ｒｉｊ−８ｊ＋ｘ　、　　ｊ”ｙ　　ｌ
ｉ、ｊ ・　・　・　（１） で示される。そして、このＤｘｙの中で最小値のＸとｙ
を水平方向および垂直方向の動きベクトルとする。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の動き検出装置は以上のように構成されているので
、同一の画面内にカメラ部（１）から距離の異なる複数
の物体が存在し、カメラ部（１）が目的とする被写体の
位置する方向を法線とする平面内で平行に揺れた場合、
被写体以外にもそれぞれの物体が異なった量の画面揺れ
を起こしているように検出される。このため、予期しな
い物体の画面揺れを補正してしまい、目的とする被写体
の画面揺れを完全に抑止できないという問題点かある。

また、カメラ部（１）に揺れがなく画面の一部が動いて
いるような場合や、複数の物体がそれぞれ異なった動き
をしているような場合にも同様に、期待していない被写
体の動きを補正してしまうという問題がある。一方、撮
影状況によっては動きベクトル検出の対象物が時間と共
に移り変わり、画面の一部が動いたり固定されたりする
等の誤動作を引き起こすという問題がある等、解決すべ
き課題も少なくない。

この発明は上記のような課題を解決するためになされた
もので、カメラ部で目的とする被写体を撮像している場
合、一般には目的とする被写体に焦点が合っており、そ
の他の物体に対する焦点は外れているということに着目
して、確実に目的とする被写体の動きを検出することを
可能とした動き検出装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、この発明は、被写体像をレ
ンズ系を通じて撮像し時間的に連続する複数フレームの
画面からなる映像信号を送出する撮像手段と、前記撮像
手段からの映像信号の中から合焦点部分すなわち目的物
に対応する成分である高域成分を抽出するフィルタ手段
と、前記フィルタ手段で得られた目的物に対応する成分
の多く含まれた映像信号の時間的に連続する少なくとも
２つの画面を構成する画素の代表点の移動量と方向から
画面の動きを算出する検出手段を備える動き検出装置を
提供するものである。

［作用］ 上記手段において、この発明の動き検出装置は、撮像手
段において被写体像をレンズ系を通じて撮像し時間的に
連続する複数フレームの画面からなる映像信号を得て、
この映像信号の中からフィルタ手段を通じて合焦点部分
すなわち目的物に対応する成分である高域成分を抽出し
、検出手段により目的物に対応する成分の多く含まれた
映像信号の時間的に連続する少なくとも２つの画面を構
成する画素の代表点の移動量と方向から画面の動きを算
出することで目的とする被写体の動きを検出している。

［実施例］ 以下、図面を参照しながら、この発明の詳細な説明する
。

第１図はこの発明の一実施例に係る動き検出装置のブロ
ック図である。同図において、（８）はレンズ（１ａ）
により被写体像を撮像素子（１ｂ）上に結像させ、レン
ズ（１ａ）から得られた撮像信号を前置増幅器（ＩＣ）
を通じて増幅し映像信号として出力するカメラ部（１）
からの映像信号の中で高周波成分を抜き出すバイパスフ
ィルタであり、このバイパスフィルタ（８）の出力は動
きベクトル検出回路（４）に入力される。その他の構成
については第３図の構成と略々同様であり、また動きベ
クトル検出回路（４）の構成についても第４図に示す通
りである。

以上のような構成において、次にその動作を第２図の画
面の説明図にしたがって説明する。

今、カメラ部（１）で撮像する画面が木を背景（２１）
として立っている人物を目的物（２２）として撮像する
場合を考える。しかも撮影者はカメラ部（１）を歩行し
ながら操作しておりカメラ揺れを生じながらの撮影であ
るものとする。この場合、当然カメラ部（１）の焦点は
被写体である目的物（２２）に合っており、背景（２１
）は非合焦点となる。今、第２図（ａ）と（ｂ）が連続
する２つのフレームであるとすると、同図（ａ）の画面
に対して（ｂ）の画面はカメラ部（１）が下方に向かっ
て揺れたものであることが分かる。

この場合、背景（２１）が遠方にあり目的物（２２）が
近くにある関係から、画面内では遠くのものつまり背景
（２１）のほうが目的物（２２）より動きが大きい。

さて、カメラ部（１）から得られる映像信号は当然背景
（２１）に対応する成分と目的物（２２）に対応する成
分を有しているが、合焦点状態にある目的物（２２）に
対応するほうか高域成分か多く、焦点の合っていない背
景（２１）に対応する信号は高域成分が少ない。このた
め、カメラ部（１）の出力を受けているバイパスフィル
タ（８）の出力は動きの大きな背景（２１）に対応する
成分が抑圧され、動きは少ないが撮影目的である目的物
（２２）の成分が抽出された信号となる。したがって、
動きベクトル検出回路（４）ではより大きな信号成分で
ある目的物（２２）に対応する映像信号から動きを検出
することになるため、当然目的物（２２）の画面内の動
きに対応する動きベクトルを出力する。この動きベクト
ルはメモリ読み出し制御回路（５）に与えられるが、こ
の動き量を入力されたメモリ読み出し制御回路（５）は
カメラ部（１）からの映像信号をＡ／Ｄ変換器（２）を
通じてディジタル化した信号を１フレ一ム分記憶してお
くメモリ（３）の読み出しアドレスを目的物（２２）の
動き分だけシフトするようにアドレス制御してメモリ（
３）の一部を出力させる。そして、補間回路（６）で画
面の一部に補間処理を加えて本来の大きさの画面まで拡
大処理してＤ／Ａ変換器（７）によりアナログ信号に変
換することにより動き補正された映像信号を得ることが
できる。その結果、第２図（Ｃ）に示すように目的物（
２２）を第２図（ａ）と同じ位置に動き補正して静止さ
せた画面を得ることができる。

なお、上記実施例では２フレ一ム間での動き検出を例に
とって説明したが、この発明は２以上の複数フレーム間
での動き検出にも同様に適用可能である。また、上記実
施例ではアナログ映像信号をバイパスフィルタを通すこ
とにより高域成分の抽出を行なう場合を例示したが、デ
ィジタル映像信号にディジタルフィルタ処理を加えて所
期の信号を得るようにしてもよい。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば映像信号から動きベク
トルの検出を行なう回路の前に映像信号の高域成分を抽
出するフィルタを設けるだけで、合焦点状態にある被写
体、つまり目的物の動きのみを抽出して検出することが
可能となり、動き補正に当たっても撮影者の意図に合わ
せた補償が可能であり、信頼性の高いシステムが得られ
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る動き検出装置のブロ
ック図、第２図は第１図の構成の動作を説明するための
画面の説明図、第３図は従来の動き検出装置のブロック
図、第４図は第３図の動きベクトル検出回路の内部構成
を示すブロック図、第５図は第４図構成における処理に
おいて画像のブロックと代表点との関係を示す説明図で
ある。 図において、（１）はカメラ部、（２）はＡ／Ｄ変換器
、（３）はメモリ、（４）は動きベクトル検出回路、（
５）はメモリ読み出し制御回路、（６）は補間回路、（
７）はＤ／Ａ変換器、（８）はバイパスフィルタ、（２
１）は背景、（２２）は目的物、（４１）はＡ／Ｄ変換
器、（４２）はラッチ回路、（４３）は代表点メモリ、
（４４）はラッチ回路、（４５）はラッチ回路、（４６
）は絶対値回路、（４７）は累積加算テーブル、（４８
）はテーブル値比較回路、（５１）は１フイ一ルド画面
、（５３）はブロック、（５４）は代表点、（５５）は
全画素である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被写体像を撮像して時間的に連続する複数の画面からな
   る映像信号を送出する撮像手段と、前記撮像手段からの
   映像信号の中から高域成分を抽出するフィルタ手段と、
   前記フィルタ手段で得られた高域成分を多く含む映像信
   号の時間的に連続する少なくとも２つの画面を構成する
   画素の移動量と方向から画面の動きを算出する検出手段
   を備えることを特徴とする動き検出装置。