JPH05252486A - 映像信号の走査変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】動きの滑らかさが損なわれる画質妨害が少ない
インタレース走査からノンインタレース走査へのフレー
ム完結走査変換を実現する映像信号の走査変換装置を提
供する。 【構成】インタレース走査の信号系列の再配列操作で生
成した再生フレームの信号系列から抽出した動きベクト
ルを使用して、動き補償の操作によって補間フレームの
信号系列を生成し、この再生，補間フレームの信号系列
でノンインタレース走査の信号系列を構成する。 【効果】動きがより忠実に再生できるため、動きの滑ら
かさに損なわれる画質妨害が目立ちやすい水平，上下パ
ンなどの動きに対しても妨害の少ない高画質な画像が再
生できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は映像信号の走査変換装置
に係り、特に、送信側で同一フレームの順次走査の信号
系列の並び換え操作でインタレース走査の信号系列を生
成する映像信号に対して、インタレース走査からノンイ
ンタレース走査への走査変換を行なうに好適な走査変換
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】テレビ画像の高画質化技術の一つに、フ
レーム完結走査変換の信号処理がある。これは、送信側
ではノンインタレース走査（順次走査）の画像信号系列
の同一フレームの奇数走査線の信号系列，偶数走査線の
信号系列で、それぞれ、インタレース走査の第１フィー
ルド，第２フィールドの走査線の信号系列を生成して現
行テレビ方式のインタレース走査の映像信号を構成す
る。受信側では、インタレース走査の映像信号の第１フ
ィールド，第２フィールドの信号系列をそれぞれノンイ
ンタレース走査の奇数走査線，偶数走査線の信号系列と
して再配列操作を行ない、再生フレームの信号系列を生
成する。さらに、フレーム補間の操作で補間フレームの
信号系列を生成する。そして、再生フレーム、および、
補間フレームによってノンインタレース走査の画像信号
系列を再生して、インタレース走査からノンインタレー
ス走査への走査変換を行なう。そして、ノンインタレー
ス走査の形態で画像を表示して、動解像度特性の劣化の
少ない高画質な再生画像を得るものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術ではフ
レーム完結走査変換に起因して、場合によると再生画像
に動きの滑らかさが損なわれるストロボ妨害などが発生
し、画質が劣化するという問題がある。

【０００４】本発明の目的は、動きの滑らかさが損なわ
れる画質妨害の少ないフレーム完結走査変換を実現する
映像信号の走査変換装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】フレーム完結走査変換で
はインタレース走査の信号系列の再配列操作で得られる
再生フレームはそれぞれ同一時間の完全に一枚のフレー
ムの信号系列で構成される。したがって、隣接した再生
フレームの信号系列間の演算によって、この期間での動
きの情報、例えば、動きベクトルなどの検出が正確にで
きる。そして、検出した動きベクトルに応じた動き補償
のフレーム補間操作で補間フレームの信号系列の生成を
行なう。これによって、動きに対して精度の良い補間フ
レームの信号系列が生成できるため、動きの滑らかさが
損なわれる画質妨害の低減を図ることができる。

【０００６】また、この妨害は水平パン，上下パンなど
の動きでは視覚特性が敏感なために目立ちやすい。一
方、この種の動きに対しては画面全体にわたり動きベク
トルが一様になるため、高精度で検出することができ
る。したがって、水平パン，上下パンなどの動きに対し
てのみ動き補償のフレーム補間操作によって生成した補
間フレームを使用することによっても、動きの滑らかさ
が損なわれる画質妨害の低減を図ることができる。

【０００７】

【作用】本発明によるフレーム完結走査変換の原理を図
１で説明する。フレーム完結走査変換の方式では、イン
タレース走査の第１フィールドの走査線Ｌ₁，Ｌ₃，Ｌ₅
……，第２フィールドの走査線Ｌ₂，Ｌ₄，Ｌ₆……の信
号はいずれもノンインタレース走査（順次走査）の同一
のフレームの信号系列で構成されている。

【０００８】したがって、これらインタレース走査の信
号系列の再配列操作でノンインタレース走査の一つのフ
レームの信号系列を再生することができる。すなわち、
第１フィールドの走査線Ｌ₁，Ｌ₃，Ｌ₅ ……の信号をノ
ンインタレース走査の奇数走査線、第２フィールドの走
査線Ｌ₂，Ｌ₄，Ｌ₆ ……を偶数走査線の信号系列として
再配列することで、一つの再生フレームが構成できる。

【０００９】一方、ノンインタレース走査系のドット部
の走査線で構成される補間フレームの信号系列は、従来
は単純なフレーム補間の操作によって、例えば、直前の
再生フレームの信号系列の繰り返し、あるいは前後の再
生フレームの信号系列の平均値などで生成した。そし
て、この再生フレーム，補間フレームの信号系列でノン
インタレース走査系の信号系列を生成し、インタレース
走査からノンインタレース走査への走査変換を行なって
いる。このため、再生画像では動きの滑らかさが損なわ
れる画質妨害も目立ちやすくなっている。

【００１０】本発明では、この補間フレームの生成を動
き補償のフレーム補間操作で行なう。すなわち、隣接し
た再生フレーム間での動きベクトルを抽出してフレーム
間での動きの移動量をｖ(ｖ_x，ｖ_y)を求める。そして、
この移動量をもとに再生フレームの信号系列に対して１
／２ｖ(１／２ｖ_x，１／２ｖ_y)の動きを補正した信号系
列をつくり、これで補間フレームの信号系列を生成す
る。この動き補償のフレーム補間操作で、補間フレーム
の信号系列は動きをより正確に表示できるため、動きの
滑らかさが損なわれる画質妨害を低減することができ
る。

【００１１】動き補償のフレーム補間操作では動きベク
トルが必要であるが、これは再生フレーム間の演算処理
によって高い精度で抽出できる。この理由は、各再生フ
レームが同一時間の信号系列で構成されていることによ
る。

【００１２】また、動きの滑らかさが損なわれる妨害は
水平パン，上下パンなどの動きに対して視覚特性が敏感
なために検知されやすい。一方、水平パン，上下パンな
どの画面全体が一様に左右，上下の方向に動く場合に
は、動きベクトルも極めて正確に検出することができ
る。したがって、水平パン，上下パンの動きの場合には
動き補償のフレーム補間操作によって補間フレームの信
号系列を生成し、これ以外の場合には従来のフレーム補
間操作で、例えば、直前の再生フレームの信号系列の繰
り返し，前後の再生フレームの信号系列の平均値、など
により補間フレームの信号系列を生成することもでき
る。これによっても、動きの滑らかさが損なわれる画質
妨害を効率よく低減することができる。

【００１３】以上、本発明によれば、再生フレームの信
号系列から正確な動きベクトルの抽出ができるので、こ
れをもとにした動き補償のフレーム補間操作によって補
間フレームの信号系列の生成を行ない、動きの滑らかさ
が損なわれる画質妨害の低減を図ることができる。

【００１４】

【実施例】本発明の第１の一実施例の全体ブロック構成
を図２に示す。インタレース走査の信号系列Ｖ_I(例えば
３原色Ｒ，Ｇ，Ｂ信号、あるいは輝度と二つの色差信号
など）は走査線再配列回路１に入力され、図１に示した
信号系列の再配列操作ならびに時間軸圧縮の処理を行な
い、再生フレームの信号系列Ｖ_F をつくる。

【００１５】動きベクトル抽出回路３では、信号系列Ｖ
_F およびフレーム遅延回路２で１フレーム遅延させた信
号系列Ｖ_FDとの演算操作を行ない、フレーム当りの動き
ベクトル信号Ｍ_V を抽出する。

【００１６】補間フレーム生成回路４では、信号系列Ｖ
_F，Ｖ_FD に対して動きベクトル信号Ｍ_V に応じて水平，
垂直方向の移動量ΔＸ，ΔＹの補正を行ない、動き補償
のされた補間フレームの信号系列Ｖ_MCを生成する。

【００１７】選択回路６では、遅延回路５で遅延調整さ
せた再生フレームの信号系列、および補間フレームの信
号系列を制御信号ＣＴによって交互に選択出力して、ノ
ンインタレース走査の信号系列Ｖ_P を生成する。

【００１８】以下、各ブロックについて実施例により説
明する。

【００１９】図３は、走査線再配列回路１の一実施例
で、メモリ回路７、および制御回路８で構成する。

【００２０】インタレース走査の信号系列Ｖ_I は、１フ
レーム期間を周期とするＷＴモードの動作で、第１フィ
ールドの走査線Ｌ₁，Ｌ₃……，第２フィールドの走査線
Ｌ₂,Ｌ₄,……の信号がメモリ回路７に書き込まれる。

【００２１】メモリ回路からの読み出しは、ＲＤモード
の動作でノンインタレース走査の１フレームの期間に行
なう。この場合、インタレース走査の第１フィールド，
第２フィールドの信号を交互に読み出すことで再配列操
作を実現し、Ｌ₁，Ｌ₂，Ｌ₃,Ｌ₄,……の時系列のノンイ
ンタレース走査の再生フレームの信号系列Ｖ_F を生成す
る。

【００２２】動きベクトル抽出回路３の一実施例を図４
に示す。この実施例はブロックマッチング手法により動
きベクトルの抽出を行なう。信号系列Ｖ_FDは、参照ブロ
ック信号生成回路９，１０，１１に入力され、それぞれ
参照ブロックＢ₁，Ｂ₂，……Ｂ_N(水平Ｌ画素×垂直Ｍ画
素）に対応した信号をつくる。また、信号系列Ｖ_F は基
準ブロック信号生成回路１２に入力し、基準ブロックＢ
Ｒ（水平Ｌ画素×垂直Ｍ画素）に対応した信号をつく
る。

【００２３】一致判定回路１３では、Ｂ_i(ｉ＝１，……
Ｎ）とＢＲの信号パターンの一致の有無の検出を行な
い、一致した場合には１、不一致の場合には０を出力す
る。

【００２４】動きベクトル検出回路１４では、これら一
致判定回路の出力信号の状態から、基準ブロックＢＲと
一致する参照ブロックＢ_i を検出し、この参照ブロック
に対応した動きベクトル→ｖ_i＝(ΔＸ_i，ΔＹ_i）の情報
を動きベクトル信号Ｍ_V として出力する。

【００２５】図５は、動きベクトル抽出回路３の他の実
施例で、これは動物体領域を抽出し、これより動きベク
トルを検出するものである。動物体領域抽出回路１５で
は、信号系列Ｖ_F ，Ｖ_FDの減算操作により、動きを有す
る物体を動物体領域信号ＭＯとして抽出する。

【００２６】信号ＭＯ、およびフレーム遅延回路１６で
１フレームの期間遅延させた信号ＭＯＤは、それぞれ水
平移動量検出回路１７，垂直移動量検出回路１８に入力
して、フレーム当りの水平移動量ΔＸ，垂直移動量ΔＹ
を抽出する。

【００２７】動きベクトル検出回路１９では、水平，垂
直移動量ΔＸ，ΔＹより動きベクトル→ｖ＝(ΔＸ，Δ
Ｙ)の情報を動きベクトル信号Ｍ_V として出力する。

【００２８】つぎに、補間フレーム生成回路４の一実施
例を図６に示す。動き補正信号生成回路２０では、信号
系列Ｖ_F ，Ｖ_FDに対して動きベクトル信号Ｍ_V に応じ
て、水平，垂直方向にそれぞれ(１／２)ΔＸ，(１／２)
ΔＹ（信号Ｖ_FD)，(−１／２)ΔＸ，(−１／２)ΔＹ
（信号Ｖ_F）だけ位置をずらした信号系列を生成する。
そして、加算回路２１で両者の信号の平均値をとり、動
き補償を行なった補間フレームの信号系列Ｖ_MCを生成す
る。

【００２９】図７に、この動き補正信号生成回路２０の
一実施例を示す。１ライン遅延回路２２，１画素遅延回
路２３の組み合せにより構成し、これらの各出力は水平
方向ΔＸ_i，垂直方向ΔＹ_iだけ位置をずらした信号にな
る。これらの信号は選択回路２４に入力され、動きベク
トル信号Ｍ_V によって、これに対応した量の水平，垂直
方向に位置をずらした信号を選択して出力する。

【００３０】本実施例では補間フレームの信号系列を動
き補償のフレーム補間操作で生成するため、動きの滑ら
かさが損なわれる画質妨害の少ないインタレース走査か
らノンインタレース走査への走査変換装置が実現でき
る。

【００３１】つぎに、本発明による第２の一実施例を図
８に示す。この実施例は、画質妨害の目立ちやすい水平
パン，上下パンなどの動きに対して動き補償のフレーム
補間操作で補間フレームの信号系列を生成する場合のも
のである。

【００３２】インタレース走査の信号系列Ｖ_I は、走査
線再配列回路１で信号系列の再配列操作、および時間軸
圧縮の操作を行ない、再生フレームの信号系列Ｖ_F をつ
くる。動きベクトル抽出回路３では、信号系列Ｖ_F 、お
よびフレーム遅延回路２で遅延させた信号系列Ｖ_FDよ
り、動きベクトル信号Ｍ_V を抽出する。動きモード判定
回路２５では、信号Ｍ_V の形態から水平パン，上下パン
の動きを判定し、モード制御信号ＲＣＴをつくる。補間
フレーム生成回路２６は、上下パン，水平パンの動きで
は動き補償のフレーム補間操作、それ以外の動きでは従
来のフレーム補間操作によって補間フレームの信号系列
Ｖ_MCを生成する。なお、これらの操作はモード制御信号
ＲＣＴで制御される。

【００３３】遅延回路２７で遅延調整した再生フレーム
の信号系列と補間フレームの信号系列は選択回路６で交
互に選択して出力し、ノンインタレース走査の信号系列
Ｖ_Pを生成する。

【００３４】走査線再配列回路１，動きベクトル抽出回
路３は第１の実施例で示したものと同様に実現できるの
で、その他のブロック構成について以下説明する。

【００３５】図９は動きモード判定回路２５の一実施例
である。水平パン，上下パンの動きでは、その動きベク
トルも画面全体で一様になる性質を利用して、この種の
動きの検出を行なう。

【００３６】動きベクトル計数回路２８では、１フレー
ムの期間にわたり、動きベクトルの種類（方向および大
きさ）とその発生回数の計測を行なう。そして、最大計
数ベクトル抽出回路２９では、最も発生回数の多い動き
ベクトルを検出し、これを動きベクトル信号Ｍ_VPとして
発生する。

【００３７】一方、発生ベクトル分布検出回路３０で
は、動きベクトル信号Ｍ_VPが１フレームの期間にわたり
一様に存在するか否かの判定を行なう。そして、１フレ
ームの期間全体に存在している場合には水平パン，上下
パンの動きと判定して動きモード信号ＰＭに１、それ以
外の場合には０を出力する。

【００３８】動き補償制御信号発生回路３１では、信号
ＰＭが１の場合には動き補償制御を行なうために動きベ
クトル信号Ｍ_VPを、信号ＰＭが０の場合には零の動きベ
クトル信号（ΔＸ＝ΔＹ＝０に相当）をモード制御信号
ＲＣＴとして出力する。

【００３９】つぎに、補間フレーム生成回路２６の一実
施例を図１０に示す。再生フレームの信号系列Ｖ_FDは、
１フレームの期間の信号がメモリ回路３２に書き込まれ
る。この書き込み動作に必要な制御信号，アドレス信号
などはＷＴ制御信号発生回路３３でつくる。

【００４０】一方、ＲＤ制御信号発生回路３４からの制
御信号，アドレス信号によってメモリ回路からの読み出
し動作を行ない、補間フレームの信号系列Ｖ_MCを生成す
る。

【００４１】なお、この回路の動作はモード制御信号Ｒ
ＣＴで制御し、信号ＲＣＴが零の動きベクトルの場合に
は、書き込み動作と同じアドレス信号を発生する。した
がって、この場合には再生フレームの信号系列がそのま
ま補間フレームの信号系列として生成され、従来のフレ
ーム補間操作（直前の再生フレームの繰り返し）による
補間フレームの生成が行なわれる。

【００４２】一方、信号ＲＣＴが動きベクトル信号Ｍ_VP
の場合には、これに対応して修整させたアドレス信号を
発生する。この結果、メモリ回路３２からは、水平，垂
直方向に位置がずれた、水平パン，上下パンの動きの補
償を行なった信号系列が補間フレームとして生成され、
動き補償によるフレーム補間の操作を実現する。

【００４３】以上、本実施例によれば簡単な信号処理
で、画質妨害の目立ちやすい水平パン，上下パンの動き
に対してその妨害を低減することができる。そして、イ
ンタレース走査からノンインタレース走査への走査変換
装置が低コストで実現できる。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、フレーム完結走査変換
に起因した動きの滑らかさが損なわれる画質妨害の低減
ができるため、テレビ画像の高画質化に顕著な改善の効
果が得られる。

【００４５】また、この画質妨害が目立ちやすい水平パ
ン，上下パンなどの動きに対して動き補償の操作で補間
フレームを生成する場合では、簡単な信号処理で実現で
きるため、装置の低コスト化も実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるフレーム完結走査変換の原理図。

【図２】本発明の第１の一実施例の全体ブロック図。

【図３】この走査線再配列回路の一実施例の説明図。

【図４】この動きベクトル抽出回路の一実施例のブロッ
ク図。

【図５】この動きベクトル抽出回路の一実施例のブロッ
ク図。

【図６】この補間フレーム生成回路の一実施例のブロッ
ク図。

【図７】補間フレーム生成回路の動き補正信号生成回路
の一実施例のブロック図。

【図８】本発明による第２の一実施例の全体ブロック
図。

【図９】この動きモード判定回路の一実施例のブロック
図。

【図１０】この補間フレーム生成回路の一実施例のブロ
ック図。

【符号の説明】

１…走査線再配列回路、２…フレーム遅延回路、３…動
きベクトル抽出回路、４…補間フレーム生成回路、５…
遅延回路、６…選択回路、７…メモリ回路、８…制御回
路、９，１０，１１…参照ブロック信号生成回路、１２
…基準ブロック信号生成回路、１３…一致判定回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インタレース走査の映像信号の再配列操作
   により再生フレームの信号系列を生成する手段，複数個
   の前記再生フレームの信号系列より動きベクトルを検出
   する手段，前記動きベクトルによる動き補償操作で前記
   再生フレームより補間フレームの信号系列を生成する手
   段を有し、前記再生フレーム，前記補間フレームの信号
   系列でノンインタレース走査の映像信号を構成すること
   を特徴とする映像信号の走査変換装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記動きベクトルより
   上下パン，水平パンの動きを検出する手段を有し、少な
   くとも前記上下パン，前記水平パンの動きでは動き補償
   操作で生成した補間フレームの信号系列を用いる走査変
   換装置。